【摘 要】
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相变材料(PCM)是把热量储存起来,这类材料是在指定的温度变化范围内,材料的相态发生转变,会对环境自动的吸收或者放出大量的潜热,环境温度就会随着变化。相态发生变化时,可以从环
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相变材料(PCM)是把热量储存起来,这类材料是在指定的温度变化范围内,材料的相态发生转变,会对环境自动的吸收或者放出大量的潜热,环境温度就会随着变化。相态发生变化时,可以从环境中吸收大量的热量从而使得环境温度恒定,环境开始降温后,材料可以放出热量,环境温度可以维持在稳定的状态,从而材料可以恢复到最初的相态结构。固-液相变的材料是目前应用较广泛的储能材料,有机相变材料中的脂肪酸焓值高、无腐蚀、无过冷和价格低廉等有点,但是在固-液转变时容易发生渗漏现象制约了材料的发展。 本文分别采用了超声吸附法、酯化接枝法和浇注成型法制备了复合相变材料。 通过超声吸附法,利用羧甲基纤维素钠(CMC)的孔洞吸附癸酸(CA)、月桂酸(LA)和肉豆蔻酸(MA)三种脂肪酸,FTIR和XRD说明CMC与脂肪酸(FA)之间属于物理吸附;BET定性得出CMC吸附后的孔径、孔体积和表面积减小,CMC对于CA、LA和MA的最大吸附率分别为35.3%、42.7%和44.7%与TG和DSC定量得出的结果相一致,相变温度分别为36.53℃、46.05℃和57.04℃,相变焓值分别为60.27J/g、72.06J/g和81.58J/g;微观形貌下CMC的孔洞被脂肪酸填充且在经过100次冷热循环后材料的相变性能和热稳定性良好。 利用聚乳酸(PLA)作为支撑材料,在N,N二甲基乙酰胺(DMAc)中通过酯化接枝将LA链引入CMC中,得到了月桂酸纤维素酯(LACCE)相变材料。通过傅立叶红外光谱,氢核磁和X-射线衍射分析证实合成了LACCE相变材料。力学测试研究表明,与PLA共混的LACCE的最佳添加量为55%。通过扫描电子显微镜获得纤维素的管状结构和接枝LACCE的微观结构。归一化后,LACCE和LACCE-PLA的相变潜热分别为152.95和86.40J/g,差示扫描量热分析显示相变温度分别为39.62和40.10℃。热重分析结果表明,PLA提高了LACCE的热稳定性,初始热降解温度提高了30.43%,表明复合材料具有良好的热性能。 利用聚-β-羟丁酸酯(PHB)作为基体材料,癸酸-肉豆蔻酸(CA-MA)二元低共熔脂肪酸作为相变剂,利用浇注法制备了含有不同比例脂肪酸的室温相变材料。滤纸扩散法得出PHB对CA-MA二元低共熔脂肪酸的最大包覆量为40%,此时材料的相变温度为24.65℃,相变焓值为140.26J/g,复合材料具有很好的相变性能;添加适量的CMC后,相变温度为24.58℃,相变焓为139.74J/g,且CMC的加入使CA-MA的热稳定性有所提高,热分解温度提高了19℃左右,同时储能模量(E′)提高了5GPa,材料的刚性提高且微观形貌分散性良好;材料经历热循环前后相变温度、相变焓值和最初热分解温度变化很小。
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