木材/癸酸—棕榈酸定型相变储能材料的制备与性能研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengjunzhe
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随着全球经济的快速发展,能源短缺、能源利用率低和环境污染等问题越来越受到人们的关注。研究者发现相变材料能够利用自身的相态变化实现对能量的吸收与释放,从而缓解了能源短缺、能源利用率低和环境污染等问题。本文以木材和改性木材为载体,以癸酸-棕榈酸为相变材料,通过超声处理、真空吸附以及超声和真空复合法制备木材(木材和改性木材)/癸酸-棕榈酸定型相变储能材料,对定型相变储能材料的微观形态、分子结构及热物性能等进行表征分析。主要研究内容如下:(1)根据最低共熔理论,选择癸酸和棕榈酸作为原材料,通过Schrader公式计算和实验研究确定质量比,以加热熔融后超声的方法可制备得癸酸-棕榈酸二元脂肪酸最低共熔物。研究发现:质量比为84.5:15.5。(2)泡桐木(Paulownia elongata S.Y.Hu)、杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.)、杨木(Populus SPP)和松木(Pinus SPP)作为癸酸-棕榈酸的支撑材料,采用真空吸附、超声处理和真空超声复合法的实验方法制备定型相变储能材料。然后表征分析对比不同种类木材和不同制备方法对脂肪酸的定型效果。研究结果发现:松木与癸酸-棕榈酸的结合通过真空吸附法制备出性能最好的定型相变储能材料。(3)对杉木和松木进行Na Cl O2改性和Na OH与Na2SO3复合液处理后用H2O2改性,并作为癸酸-棕榈酸的支撑材料,采用真空吸附法制备定型相变储能材料,最后对样品的性能进一步的表征和分析。研究发现:通过Na OH与Na2SO3复合液处理后用H2O2改性的杉木性能更优。SEM观察发现,杉木改性后,很好地保留多孔结构,细胞壁变薄,同时细胞壁上产生大量微孔,也能观察到癸酸-棕榈酸被吸附到木材孔道结构中。FTIR结果发现,用Na OH与Na2SO3复合液处理后用H2O2改性的杉木没有出现C=O的特征峰,而且改性杉木与癸酸-棕榈酸是物理的结合。DSC结果显示,杉木改性定型相变储能材料的相变性能更优。TG结果表明了,改性杉木的引入使得定型相变储能材料的热稳定性比纯的相变材料的好。热循环结果显示出,定型相变储能材料被加速冷热循环100次后,热学性能和化学结构都没有发生较大的变化,说明热可靠性很好。综上可得,松木和Na OH与Na2SO3复合液处理后用H2O2改性改性杉木通过真空吸附制备得的定型相变储能材料在建筑领域具有很大的应用潜能,本文的理论研究将为相变储能材料在建筑木材中的应用提供新的研究思路。
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