赤藻糖醇復(fù)合相變材料的制備與表征.pdf

1、相變儲(chǔ)熱材料的工作原理是當(dāng)周圍環(huán)境溫度高于或者低于儲(chǔ)熱材料的相變溫度時(shí)，相變材料發(fā)生相變，吸收或者釋放能量從而解決了能源利用率低以及能源供需的不匹配。復(fù)合相變材料因克服了單一相變材料的流動(dòng)性和泄露等這些缺點(diǎn)而被廣泛研究。二氧化硅因具有高的熔點(diǎn)、不溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度好等優(yōu)點(diǎn)而成為一種理想的包覆材料。赤藻糖醇是一種水溶性的四元醇，因具有高潛熱、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)而成為一種極具潛力的相變材料。但是，過冷度大、放熱能力有限和放熱穩(wěn)定性差等因

2、素限制了赤藻糖醇作為相變材料的大規(guī)模使用。
　　本文利用兩種方法制備了赤藻糖醇/二氧化硅微膠囊復(fù)合相變材料。首先利用紫外光在酸性條件下輔助3-（異丁烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷水解，其水解產(chǎn)物作為壁材，赤藻糖醇的無(wú)顆粒感的粉末作為芯材，制備了赤藻糖醇/二氧化硅微膠囊復(fù)合相變材料。分別采用SEM、FT-IR、XRD和DSC等測(cè)試手段對(duì)制備的復(fù)合相變材料的微觀形貌、結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)熱性能和儲(chǔ)熱穩(wěn)定性進(jìn)行表征。赤藻糖醇的熔融潛熱和凝固潛熱分別為34

3、9.9 J/g和224.16J/g，過冷度為89.46℃，放熱能力為64.06％；赤藻糖醇/二氧化硅微膠囊復(fù)合相變材料的熔融潛熱和凝固潛熱分別為184.6J/g和119.8J/g，過冷度為64.56℃，放熱能力為64.90%；不難看出微膠囊化很好的降低了赤藻糖醇的過冷度，但是放熱能力變化不大。為了研究增稠劑和成核劑對(duì)赤藻糖醇過冷度和放熱能力的影響，同時(shí)加入3%的CMC作為增稠劑，9%的Al2O3作為成核劑，制備了ET/SiO2-3C-9

4、A微膠囊復(fù)合相變材料，熔融潛熱和凝固潛熱分別為113.6 J/g和93.33 J/g，放熱能力為82.16%，過冷度為16.14℃。經(jīng)歷100次熱循環(huán)后的熔融潛熱和凝固潛熱分別為110.1J/g和90.51J/g，放熱能力為82.21%，過冷度為17.54℃。同時(shí)加入增稠劑和成核劑很好的解決了赤藻糖醇的過冷度大，放熱能力和放熱穩(wěn)定性差的問題。
　　為了制備放熱能力強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好的復(fù)合相變材料，采用赤藻糖醇的飽和溶液為芯材，以3-（

5、異丁烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的水解產(chǎn)物為壁材，以赤藻糖醇的飽和水溶液為芯材，制備了赤藻糖醇/二氧化硅微膠囊復(fù)合相變材料。首先單因素的加入相對(duì)赤藻糖醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%、6%、9%和12%的羧甲基纖維素和三氧化二鋁作為增稠劑和成核劑，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，單因素的加入增稠劑和成核劑能很好地降低赤藻糖醇得過冷度，提高放熱能力，但是并不能提高其放熱穩(wěn)定性；同時(shí)加入3%的羧甲基纖維素和9%的三氧化二鋁制備的復(fù)合材料的放熱能力高達(dá)91.74%，過冷度僅為15℃