相变储湿复合材料及其应用研究进展

人类在面临化石能源枯竭的同时,对能量的利用率依然还停留在较低的水平。因此,在大力发展新能源的同时,着力研发具有"自身被动调节能力"的新材料具有十分重要的意义。相变储湿复合材料是一种具有相变调温性能和储湿调湿性能的复合材料,它在建筑墙体材料领域具有大规模商业应用的潜力。本文首先对相变储湿复合材料的作用原理、相变材料的封装技术、调湿材料的分类与选择等方面作了简要的介绍;并就相变储湿复合材料在建筑墙体材料中的应用情况进行了具体的分析,详细指出了双壳微纳米相变胶囊、多元脂肪酸/SiO_(2)相变储湿复合材料和癸酸-棕榈酸@Ce-La/TiO_(2)复合材料的特点,详细评述了相变储湿复合材料存在的主要问题及其研究现状。在此基础上,指出优化相变储湿复合材料的耐久性、开发多功能型相变储湿复合材料是相变储湿复合材料未来的主要发展方向。

超声波辅助制备超细粒径双壳相变储湿胶囊及其性能

采用超声波技术辅助制备以正十八烷为核材、甲基丙烯酸甲酯为内壳、壳聚糖为外壳的超细粒径双壳相变储湿胶囊,考察乳化剂、引发剂、交联剂对超细粒径双壳相变储湿胶囊的粒径分布、相变调温性能、储湿调湿性能与微观形貌的影响。结果表明:超细粒径双壳相变储湿胶囊的最佳工艺参数:正十八烷(N-O)用量5.0 g、司盘-80用量1.0 g、吐温-80用量0.5 g、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)用量0.2 g、十二烷基硫酸钠(SDS)用量0.3 g、苯乙烯(St)用量5.0 g、偶氮二异丁腈(AIBN)用量0.3 g、甲基丙烯酸甲酯(MMA)用量3.5 g、壳聚糖(C)用量3.0 g、二乙烯基苯(DVB)用量0.2 g、四乙烯五胺(TEPA)用量0.2 g、超声波功率700 W。超细粒径双壳相变储湿胶囊的粒径分布为124.60~389.10 nm,其中d50=217.63 nm;超细粒径双壳相变储湿胶囊具有良好的相变调温性能与储湿调湿性能,即相变温度为26.75~29.53℃、相变焓为70.67~72.84 J/g、渗透率为6.45%~7.52%,相对湿度35%~65%的平衡含湿量为0.0583~0.1276 g/g、损耗率为5.71%~6.90%。

相变储湿纤维的制备及其形貌影响因素的研究

醋酸纤维素为包裹材料、聚乙二醇800为相变材料、N,N-二甲基乙酰胺和丙酮为溶剂,采用静电纺丝法制备具有调温调湿性能的相变储湿纤维。采用电子扫描电镜(SEM)对相变储湿纤维进行表征,系统分析相变材料用量、聚合物用量、溶剂性质、电压和推速对表面形貌的影响;采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、动态水分吸附分析仪(DVS)和差示扫描量热仪(DSC)研究优化工艺参数下制备的相变储湿纤维的组成结构、储湿调湿性能和相变调温性能。相变储湿纤维的优化工艺参数,即聚乙二醇800与丙酮的质量比为0.15、醋酸纤维素与丙酮的质量比为0.13、N,N-二甲基乙酰胺与丙酮的质量比为0.20、电压为20.0 kV、推速为0.40 mL/h。结果表明,优化工艺参数下制备的相变储湿纤维在相对湿度为40%~60%时,平衡含湿量为0.0412~0.2239 g/g;在相变温度为21.53~29.25℃时,相变潜热为44.64~49.45 J/g。

制备均匀粒度分布的棕榈醇-棕榈酸-月桂酸@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料

以Ce-La-TiO_2空心微球作为载体材料,棕榈醇(H)-棕榈酸(PA)-月桂酸(LA)作为相变材料,采用溶胶-凝胶法和真空吸附法制备H-PA-LA@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料。通过均匀设计与径向基函数(RBF)神经网络结合,考察制备因素(如磁力搅拌转速、恒温回流温度、煅烧升温速度和真空恒温干燥箱真空度)对H-PA-LA@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料粒度分布的影响,并且对粒度分布最均匀的H-PA-LA@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料进行表征与测试。结果表明,当扩展系数为0.45~0.55时,RBF神经网络具有最佳的逼近效果。粒度分布最均匀H-PA-LA@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料的制备工艺参数为:磁力搅拌转速为1 762r/min、恒温回流温度为66.9℃、煅烧升温速度为2.43℃/min和真空恒温干燥箱真空度为0.58MPa。基于上述制备参数,中位径d50为190.02nm,粒径分布区间的实测值为180.50nm,实测值与预测值吻合较好,相对误差为3.58%。在相对湿度35%~85%的平衡含湿量为0.0369~0.1702g/g,相变温度为24.21~29.48℃,相变焓为31.24~33.07J/g,经过5h对甲醛的降解效率为56.92%。