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微胶囊相变材料(MEPCM)是利用微胶囊化的封装技术包覆相变材料得到的一种稳定固体微粒。它利用相变材料的融化凝固过程进行储热和放热,是一种重要的具有热能存储和温度调控功能的材料。因为其壁材是固体,所以微胶囊始终保持固体外观,弥补了单纯相变材料体积变化大、易泄漏、易污染环境等缺点,在建筑节能、太阳能存储、热功能流体、调温纤维织物、军事等多个领域有着广泛应用,是近年来研究最为广泛,应用前景最广阔的储能材料之一。 本文首次以相变温度合适的正十二醇(相变温度为23.10℃,相变潜热为212.36J/g)为芯材相变材料,以化学性质稳定的甲基丙烯酸甲酯(MMA)-丙烯酸(AA)的共聚物为囊壁材料,采用界面聚合法制备了微胶囊相变材料。通过相变乳液的稳定性和所制备的微胶囊热性能的分析,研究了乳化剂种类和用量的影响,结果证明采用芯材质量8%的OP-10乳化剂可以制备出长期稳定的相变乳液,并且制备的微胶囊热性能较好。通过测定聚合产物的质量来研究最佳壁材单体质量比,最终确定最佳壁材单体质量比为MMA∶ AA=4∶1;通过观察微胶囊表面形貌和热性能来研究最佳芯材壁材质量比,最终确定最佳芯材壁材质量比为芯材∶壁材=2∶1。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)对微胶囊的化学结构进行了分析,结果表明,芯材和壁材没有发生化学反应,保证了芯材的相变储能功效。通过扫描电子显微镜(SEM)对微胶囊表面形态进行了分析,电镜照片显示微胶囊呈均匀的球状。通过差示扫描量热仪(DSC)对微胶囊的热性能及循环性能进行了分析,微胶囊的相变温度为25.05℃,与芯材(23.10℃)接近,相变潜热为128.93J/g,包覆率达60.7%,经过200次循环后,相变温度基本不变,相变潜热下降8.04%;通过热重分析(TG)和渗透性分析,微胶囊相变材料稳定性及致密性均良好。 用纳米SiO2对微胶囊相变材料进行表面改性,对改性后微胶囊的性能进行了研究。FT-IR分析表明纳米SiO2的加入并未改变微胶囊的结构;SEM照片显示改性后微胶囊的表面形貌依然呈均匀的球状;DSC分析得到改性后微胶囊的相变温度为23.90℃,与改性前25.05℃接近,相变潜热为103.71J/g,比改性前有所降低,经200次循环后,相变潜热仅下降4.20%,稳定性优于改性前;通过热重、渗透性分析,改性后的微胶囊相变材料比未改性的更加稳定,致密性得到进一步提升,能更好地应用于各个领域。 将改性后的微胶囊相变材料添加到涂料中,采用共混法制备了改性微胶囊相变材料/丙烯酸乳液复合涂料。按照国家标准测定了添加不同量改性微胶囊相变材料对复合涂料的铅笔硬度、附着力、冲击力、耐水性、耐碱性等性能的影响,结果发现当添加量为15%~25%时,改性微胶囊相变材料/丙烯酸乳液复合涂料的各项性能最佳,涂料的基本性能符合国家标准。采用自制测温装置对复合涂料控温隔热性能进行测试,结果表明,添加改性微胶囊相变材料的复合涂料具有一定的保温隔热性能,与普通涂料对比,最大隔热温度可达到4.32℃。