原位聚合法制备微胶囊相变材料及其性能研究

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随着经济的发展,能源危机的加剧,如何有效的节约能源得到越来越多的关注。相变储能材料是一种有效的蓄能方式,利用其在相变过程中的吸热和换热,可以进行热能的储存和温度的调节控制,提高能源的利用率。但因许多相变材料存在固-液相变时体积变化大、易泄露等缺点,使其应用受到了限制。将相变材料微胶囊化能很好的解决这一问题,是近年来研究的热点。   本文以相变储能蜡RT31为芯材,脲醛树脂为壁材,采用原位聚合法研究了制备微胶囊相变材料的最佳工艺条件。通过探讨乳化剂的种类和用量、乳化机转速、添加剂NaCl的用量、预聚体的滴加速度、酸化时间、分散剂的种类和用量、芯-壁比等反应参数对微胶囊相变材料的影响,确定了合成微胶囊的最佳工艺路线。同时,利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)及差示扫描量热法(DSC)等分析仪器对微胶囊的形态、结构、蓄热性能等进行分析表征。实验结果表明,当复合乳化剂(52%的吐温60和48%司盘60复配)的使用量为乳化体系质量的1.3%,乳化转速为3000 r/min,预聚体的滴加速度小于0.8ml/min,酸化时间为90-120min时所制备的微胶囊蓄热性能好,粒径分布均匀;NaCl的加入使得微胶囊的相变潜热有较大的提高,加入10%质量分数的NaCl水溶液时,微胶囊的包封率达到92.50%,比未加NaCl升高了16.73%;分散剂的加入明显改善了微胶囊的团聚现象,当分散剂亚甲基二萘磺酸钠的含量达到芯材比例的2%,所得的相变储能蜡微胶囊粒径均匀,分散性最好,表面也最为光洁;芯-壁比对微胶囊的蓄热性能影响很大,微胶囊的焓值随芯-壁比的增大而增大,当芯-壁比达到一定值时,继续增大芯-壁比对增加胶囊焓值贡献不大,反而使包封率降低。
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