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为降低能源消耗、节约资源和保护环境,在太阳能利用、能源回收再利用以及建筑调温节能等领域,相变储热技术的应用已经越来越普遍,其核心是相变材料。利用微胶囊化技术将相变材料进行包覆,有效解决相变材料在液体状态下发生渗漏、污染基体以及与基体材料相容性的问题。以石蜡为芯材,密胺树脂为壁材,采用原位聚合法制备相变微胶囊,拟将此微胶囊掺杂到建筑材料石膏中。相变微胶囊在使用过程中易发生变形、甚至破损现象,造成芯材泄漏,影响微胶囊使用时的稳定性和耐久性,所以对相变微胶囊单体进行力学性能表征显得尤为重要。 相变微胶囊单体的力学性能表征。采用显微压缩法,以密胺树脂壳(MF)相变微胶囊为研究对象,利用纳米压入仪和平底压头测试不同粒径微胶囊单体破坏载荷。基于对称变形和体积守恒假设,建立微胶囊单体破坏极限的评估方法。研究发现,MF壳相变微胶囊单体破坏载荷随粒径的增大近似呈线性增大,但其压缩破坏应变和环向破坏应变均与粒径大小无关,分别为34.5%±3.0%和34.2%±5.1%。因此,可采用压缩破坏应变或环向破坏应变表征微胶囊单体破坏极限。 石膏基相变微胶囊复合材料的力学性能表征。为探究相变微胶囊的壁材和粒径大小对其石膏基复合材料力学性能的影响,将MF壳相变微胶囊和PMMA壳相变微胶囊分别以不同含量(5wt%、10wt%、15wt%和20wt%)掺杂到建筑材料石膏中,制备石膏基相变微胶囊复合材料标准压缩试样,采用万能材料试验机对试样进行压缩测试。研究发现,随着PMMA壳相变微胶囊掺杂含量的增加,其复合材料的抗压强度呈线性减小;当MF壳相变微胶囊掺杂含量超过5wt%时,其复合材料的抗压强度则急剧减小。相变微胶囊掺杂含量越高,其储能调温效果越明显,在满足建筑石膏标准的前提下,PMMA壳相变微胶囊和MF壳相变微胶囊的最优掺杂含量分别为15wt%和5wt%,抗压强度分别为4.20Mpa和7.96Mpa。 建立微胶囊破坏极限的评估方法,即采用压缩破坏应变或环向破坏应变表征微胶囊单体破坏极限。石膏基相变微胶囊复合材料的抗压强度随着微胶囊掺杂含量的增加呈降低趋势,其中PMMA壳微胶囊比MF壳微胶囊更易于与石膏材料相容,其复合材料的力学性能也相对较稳定。