十水硫酸钠—十二水磷酸氢二钠室温共晶盐定形复合吸附剂的微波复合相变材料的制备及性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hitlic2009
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随着生活水平的提高,人们对室内热舒适(22-28℃)的环境需求增加。将具有高蓄热能力的相变材料(PCM)集成到建筑围护结构中,通过吸收和释放多余的热量来改善室内的热舒适环境是一种有效的建筑节能技术方案。本论文以价格低廉的无机水合盐十水硫酸钠(Na2SO4·10H2O)和十二水磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)为主要原料,以亲水性气相二氧化硅(SiO2)、高分子吸水性树脂(SAP)作为定形组分,开展了Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O室温共晶盐相变材料及其定形复合相变材料(FSCPCMs)的制备及热性能研究。首先,通过调节Na2SO4·10H2O和Na2HPO4·12H2O的配比(质量分数,下同),分析混合盐的热性能,获得了Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O室温共晶盐;探讨了成核剂和助成核剂对共晶盐过冷度的影响;并对所获得的共晶盐相变材料的晶体结构及热稳定性进行分析。结果显示,20%Na2SO4·10H2O与80%Na2HPO4·12H2O形成稳定的室温共晶盐。添加2.5%硅酸钠(Na2SiO3·9H2O)作为成核剂、2.0%蔗糖作为助成核剂,可将共晶盐的过冷度降至0.26℃,最终获得的共晶盐相变材料相变温度为25.86℃,熔化焓为210.0 J/g,具有较好的热稳定性。其次,以多孔气相二氧化硅为载体,利用其毛细管吸附作用,采用熔融-浸渍法制备了Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O/SiO2定形复合相变材料。探讨了不同二氧化硅含量下复合相变材料的热特性、过冷度及定形性能;对定形复合相变材料的形态、组成及晶态进行了表征;并测试了其导热系数、耐热性能及循环稳定性。实验结果表明,添加30%的二氧化硅能获得稳定的定形复合相变材料,其相变温度为25.16℃,熔化焓为142.9J/g,过冷度为0.24℃,导热系数小,热可靠性好。最后,以高分子吸水性树脂为载体,利用其对水合盐的吸收作用,制备了Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O/SAP定形复合相变材料。探讨了高分子吸水性树脂添加量对复合相变材料热性能、过冷度及定形性能的影响;表征其结晶性能及组成;测试其热稳定性及循环可靠性。结果显示,添加12%的高分子吸水性树脂能获得稳定的定形复合相变材料,其相变温度为25.03℃,熔化焓高达179.2 J/g,过冷度为0.22℃,导热系数低,并展示出优异的热可靠性。综上所述,所研制的两种新型定形复合相变材料具低导热和高蓄热双重功能,在室内热舒适及建筑节能中有广阔的应用前景。
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