包含两相核材料的相变材料纳胶囊的制备及其性能研究

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相变材料纳胶囊是直径小于1μm,含有相变材料的微小容器,在历经固-液及液-固相变时可以吸收、储存或释放大量潜热,而本身温度却基本不变,是一种性能良好的循环储能复合材料。目前已广泛应用于节能建筑材料、蓄热调温纤维和太阳能存储循环利用等领域。然而,随着胶囊粒径的减小,其过冷现象明显,即相变材料在要求的温度区域不能结晶放出蓄热,从而限制其应用范围。因此,通常在胶囊中添加一定量的成核粒子等来抑制其过冷度,成为目前研究的热点之一。本论文紧跟国际前沿,在借鉴国内外相变材料纳胶囊的制备方法及对其存在的过冷现象进行系统研究的基础上,从探讨研究高性能的纳胶囊入手,研究抑制其过冷现象。  本论文通过自由基乳液聚合法和原位聚合法制备以聚苯胺(或聚吡咯)均匀分散在正十八烷(或正十六烷)中的悬浮体系为囊芯,交联聚甲基丙烯酸甲酯为囊壁的相变材料纳胶囊。采用场发射扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、热重分析仪和变温广角X-射线衍射仪等分析测试手段对纳胶囊的表面形貌、相变性能、热稳定性和结晶行为等性能进行了系统研究和分析。研究结果表明:  (1)所制备的纳胶囊均为球状颗粒,表面有一定的凹陷,而且在囊内生成成核剂聚苯胺(或聚吡咯)后,对其形貌几乎没有产生影响。  (2)纳胶囊的平均粒径主要分布在500-1300nm之间,加入苯胺(或吡咯)后,对其粒径影响很小。  (3)加入苯胺(或吡咯)后,对纳胶囊的热性能影响较大,对其包覆率影响较小,其中加入1.5g苯胺(1.5g吡咯)后能有效改善纳胶囊的过冷结晶行为;而且成核剂聚苯胺并没有改变正十八烷的结晶体系,而是诱导其产生了异相成核。  (4)纳胶囊的耐热温度均高于本体相变材料的,且添加苯胺的纳胶囊的耐热温度比没有添加苯胺的略有所降低,即加入苯胺后,胶囊的热稳定性有所降低;而加入吡咯后,形成的纳胶囊的热稳定性有所提高。
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