掺杂钨纳米二氧化钒控温微胶囊的合成与表征

通过界面聚合法制备以阴离子石蜡为芯材,掺杂钨纳米二氧化钒(W-VO_2)与羧甲基纤维素改性聚甲基丙烯酸甲酯(CMC-PMMA)为壳材的双层智能控温微胶囊(PCM/W-VO_2),并研究了其形貌、结构、成分及相关性能。结果表明,PCM/W-VO_2微胶囊形态完整,表面附着一定量的W-VO_2颗粒,平均粒径为12μm,石蜡含量约为50. 06%,相变温度为41. 2℃,熔融焓为48. 96 J/g。与传统微胶囊(PCM)相比较,PCM/W-VO_2微胶囊随着温度的升高,质量损失减小,失重曲线明显向后推移,具有良好的热稳定性;同时,微胶囊的释放速度慢,密封性能良好,可以长期保存;温升曲线表明,PCM/W-VO_2微胶囊也具有很好的导热性能。

钨掺杂二氧化钒@聚多巴胺的制备及应用

采用水热法制备了钨掺杂二氧化钒(W-VO_(2)),用聚多巴胺包裹W-VO_(2),得到钨掺杂二氧化钒@聚多巴胺(W-VO_(2)@PDA)。通过XRD、SEM、DSC对W-VO_(2)的结构形貌、相变性能进行表征。结果表明:随着W掺杂含量的增加,W-VO_(2)的相变温度和相变焓逐渐降低,当W原子百分比为5%时,相变温度为36.9℃,相变焓49.78 J/g。W掺杂原子百分比为5%的W-VO_(2)@PDA整理织物的调温效果最好,与未整理织物相比,整理织物表面温度降低了10℃左右。

掺杂钨VO_2微胶囊智能控温包装纸的制备及性能

为了改善传统型隔热控温材料在控温性及防水性等方面存在的不足,以及不能精确控制温度范围而用于化学药品、精密仪器等物品保护的缺陷。以水性丙烯酸树脂为主要成膜物,掺杂钨二氧化钒微胶囊(PCMs/WVO_2)为填料,辅以流平剂、防水剂等制备出PCMs/W-VO_2智能控温水性涂料,涂布于白卡纸,制成PCMs/W-VO_2智能控温包装纸,通过SEM、FTIR、EDS、DSC对样品形貌、结构、相变性能进行了分析,并测试了其隔热温差、接触角及机械性能。结果表明:制得的包装纸相变温度为45℃,包装原纸近红外透射率为78%,而智能控温包装纸的透射率只有46%,隔热温差可达10.7℃,具有优异的隔热控温性能;EDS结果表明,智能控温包装纸表面含有PCMs/W-VO_2微胶囊和适量防水剂;SEM结果表明,微胶囊均匀分布在纸页表面,接触角明显增大,说明纸页具有较好的疏水性;纸页物理性能有所提高,考虑到涂料成本,其抗张指数和撕裂指数的最佳值分别为6.84 kN/m和22.69 (mN·m^2)/g。

钨掺杂M型二氧化钒粉体的水解法制备与结构分析

采用水解法制备不同W掺杂量的VO2(M)粉体。借助于X射线衍射仪、Fourier变换红外谱、差示扫描量热仪、X射线光电子谱仪和X射线精细结构谱对粉体的成分和结构进行表征。结果表明,W6+进入VO2晶格,形成固溶体V4+1-3xV3+2xWxO2。W掺杂降低了VO2(M)的相变温度,相变温度与W掺杂量在一定范围内成线性关系,掺杂效率约为18℃/1%(摩尔分数)。掺杂的大半径W原子部分替换了VO2(M)晶格中的V原子,晶格膨胀畸变产生的压应力通过共享顶点O,沿着W—O—V链传递到邻近的次晶格,造成V—O键键长变化,促使V周围的氧分布对称性随W掺杂量的增加而增大。当W掺杂量增大至2.5%时,单斜结构中的V—O1键和V—V1a键伸长,V—O2键和V—V1b键缩短,V—O1和V—O2峰合并成金红石结构的V—O峰,V—V1a峰和V—V1b峰合并成金红石结构的V—V1峰,即样品已转变为金红石结构。

W-VO2@聚多巴胺改性聚氨酯固-固相变材料及其调温织物

采用原位聚合法,以聚乙二醇(PEG)为相变软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,聚多巴胺包覆的钨掺杂二氧化钒(W-VO_(2)@PDA)为填料,制备了钨掺杂二氧化钒@聚多巴胺改性聚氨酯固-固相变材料(W-VO_(2)@PDA/PUPCM)。考察了PEG相对分子质量(简称分子量)对W-VO_(2)@PDA/PUPCM乳液稳定性和整理织物调温性的影响。通过FTIR、TEM、POM、XRD、DSC和TG对材料的化学结构、结晶性能、相变性能和热稳定性进行了测试和表征。结果表明,PEG分子量对W-VO_(2)@PDA/PUPCM的储热性能和相变性能有很大的影响,当PEG分子量为8000时,W-VO_(2)@PDA/PUPCM具有良好的形状稳定性和热稳定性,熔融温度和熔融焓最高,分别为51.52℃和144.82 J/g,与未经整理织物相比,经W-VO_(2)@PDA/PUPCM整理后织物升温和降温最大温差分别为7.8和5.3℃。

改性纳米W-VO2纸基控温材料的制备及性能

现阶段以磁控溅射法制备的掺杂钨二氧化钒控温薄膜,其热滞回线陡峭、机械加工性能以及强度性能较差,为解决上述问题,采用湿法非织造法制备了红外光学性能优异、相变温度较低的纳米掺杂钨二氧化钒(W-VO2)纸基控温材料.使用差示扫描量热法(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等分析方法,对纳米W-VO2纸基控温材料的微观结构及红外相变特性等方面进行了分析,并对纳米W-VO2纸基控温材料的红外透射率及相变特性进行表征.结果表明:表面改性处理后可促进纳米W-VO 2晶粒均匀分散,采用湿法非织造法制备的纳米W-VO2纸基控温材料,能够将相变温度控制在45℃附近,使红外透射率前后对比值达到37.5%,实现了对红外波段透射率差值的优化;当纳米W-VO 2控温材料加填量达到15 mL时,抗张指数、撕裂指数、耐破指数和耐折次数分别为7.62 kN/m、23.97 mN·m^2/g、5.37 kPa·m^2/g和92次(分度值14.7 N),为深入研究智能控温包装材料提供了参考依据.