相变微胶囊材料导热增强研究进展

相变微胶囊是将相变材料包封在壳材中,有效解决了相变材料的泄漏等问题,是一种性能良好的相变储能材料,在热能储存领域具有广泛的应用。但壳材的存在削弱了内部相变材料与外部环境间的热传导,降低了相变微胶囊的热导率,制约了其实际应用范围。因此,对相变微胶囊进行改性是增强导热的有效途径。该文介绍了相变微胶囊的组成与结构,并从声子-声子与电子-声子相互作用的角度概述微观尺度下的导热机理;从芯材和壳材两方面对相变微胶囊导热增强改性进行了阐述,通过定量数据和导热机理对改性相变微胶囊的导热增强效果进行了分析;概括了改性相变微胶囊在纺织调温、浆料和建筑领域中的应用;最后,对相变微胶囊导热性能增强的研究前景和挑战以及实际应用方向进行了展望。

相变微胶囊保温砂浆的制备及性能

为减少建筑物的能耗,响应“碳中和”“碳达峰”国家政策,本工作基于原位聚合法,以正十八烷-正二十烷混合物为二元相变芯材,甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为外层壁材,制备了一种适用于保温节能水泥砂浆的相变微胶囊(MiPCM)。MiPCM通过内部芯材在相变过程中吸热或放热的特性,降低外界环境对水泥砂浆内部温度的影响,从而减少人们对空调等电器的依赖程度,达到节能减排的目的。MiPCM呈球霰状,无团聚现象,具备明显的芯-壁结构,其相变温度区间和潜热分别为17.8~36.7℃和74.72 J/g。TG分析和热循环试验结果表明,MiPCM具备良好的热稳定性。将MiPCM掺加到水泥砂浆中进行温升实验。结果表明,在红外热源照射环境中,MiPCM明显减缓了水泥砂浆中心温度的变化速率,水泥砂浆石的峰值温度降低了7℃。因此,以MiPCM为外加剂的水泥砂浆符合保温节能的设计理念。

十八烷/二氧化硅相变微胶囊的制备与表征

以十八烷(n-OD)为芯材、二氧化硅(SiO_(2))为壁材,采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅相变微胶囊(SiO_(2)MEPCMs)。通过各种反应参数的调控,获得最佳的SiO_(2)MEPCMs,最佳反应参数为硅酸四乙酯加入量10 mL、V水∶V乙醇为2∶1、乳化速度12000 r/min,搅拌速度300 r/min,并且发现氨水(NH_(3)·H_(2)O)的滴加速率会明显改变SiO_(2)MEPCM的形貌。

相变材料微胶囊化封装技术的研究进展

作为潜热储能(LHS)储热介质的相变材料(PCMs),因其具有较高的储能密度,能在较窄的温度区间内实现能量的存储与释放等优势而备受研究者的关注。然而,相变材料因自身较低的热导率及其相变储热过程所伴随的体积变化,使相变材料应用受到一定限制。对相变材料进行微胶囊化封装,可显著增加其传热面积与吸收其在相变过程的体积变化。综述了相变材料微胶囊化封装的合成方法,总结了研究工作中亟待解决的问题和技术难点,为今后相变材料的研究提供一定的理论支持。

三元硝酸盐@二氧化硅微胶囊相变材料的制备及其性能研究

针对当前无机熔盐相变材料在中低温储热领域研究的不足,本工作开发制备出一种相变温度为150~220℃的多元熔盐相变微胶囊复合材料,并对其微结构和热物性进行观察表征。本工作首先进行三元混合硝酸盐的制备,STA测试结果表明纯三元盐的熔融点为156.04℃,相变潜热为95.5 kJ/kg,分解温度达到626.3℃;之后在其基础上利用凝胶-溶胶法进行熔盐胶囊化封装,采用SEM-EDS、FT-IR、XRD和DSC等手段对微胶囊复合材料的微观结构、化学成分、晶体结构、物理化学兼容性和相变特性进行测试分析。结果显示三元硝酸盐可被有效地包覆在二氧化硅壳体中,所形成的微胶囊材料粒径范围为10~40μm,最高包覆率可达90.9%,微胶囊化后的熔融焓为86.81 kJ/kg,储热利用效率达78.36%,研究结果证明三元硝酸盐@二氧化硅微胶囊在中低温热能储存方面具有较高的应用潜力。

微胶囊相变储能材料的合成及其应用研究进展

由于大部分能源通过热能的形式被使用,故在实际应用中提高热能利用率显得尤为重要。相变材料作为一种热能储能介质,通过其储存或释放潜热的特性,可以实现能源的高效利用,进而降低二氧化碳的排放。但是在实际应用中相变材料存在一定的局限性,如过冷现象、低导热率、泄漏和腐蚀问题等。微胶囊相变储能材料(又称为相变微胶囊)是通过一定的封装技术将相变材料包裹在内,从而避免相变材料发生泄漏,可通过对壳材的改性实现更高的机械强度、热稳定性和导热性能。从微观尺度上相变微胶囊可分为微米级和纳米级微胶囊。随着微胶囊相变材料在热能储存领域的广泛应用,越来越多的研究者对其进行深入开发和应用。本文从相变微胶囊的合成材料、制备方法和应用领域等方面进行详细综述,重点介绍相变微胶囊的芯材和壳材的种类及其优缺点;分析相变微胶囊的制备方法及其应用与发展,如电喷雾技术和喷雾干燥法等物理法,乳液聚合法、细乳液聚合法、原位聚合法和界面聚合法等化学法,以及凝聚法和溶胶-凝胶法等物理化学法;最后阐述了相变微胶囊在建筑、调温纺织品和太阳能利用等领域的应用现状及前景。

正十六烷聚脲微胶囊化相变材料(英文)

用界面聚合法,合成了直径大约2.5μm可用于热能储存含相变材料的聚脲包覆微胶囊.在含乳化剂的水溶液中,将溶有芯材正十六烷的有机相乳化成微米级油性液滴,随后加入的水溶性单体二胺与甲苯2,4-二异氰酸酯在胶束界面相互反应形成囊壁.分别用乙烯二胺,1,6-己二胺和它们的混合物作为水溶性单体进行了研究.并用红外光谱和热分析分别考察了不同胺类对微胶囊化学结构和热性质的影响.红外谱图显示合成了聚脲微胶囊,热重曲线表明含正十六烷的聚脲微胶囊能够耐受大约300℃高温,差示扫描量热测试表明所有样品均具有合适的相转变热,冷热循环实验揭示微胶囊能够维持储热容量不衰减.研究表明微胶囊化的正十六烷作为相变储热材料具有良好的应用前景.

界面聚合法制备正二十烷微胶囊化相变储热材料(英文)

采用界面聚合的方法,以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)和乙二胺(EDA)为反应单体,非离子表面活性剂聚乙二醇壬基苯基醚(OP)为乳化剂,合成了正二十烷为相变材料的聚脲包覆微胶囊.结果表明,二异氰酸酯和乙二胺按质量比1.9∶1进行反应.以透射电镜和激光粒度分析仪分析微胶囊,测得空心微胶囊直径约为0.2μm,含正二十烷微胶囊约为2-6μm.红外光谱分析证明,壁材料聚脲是由TDI及EDA两种单体形成的.正二十烷的包裹效率约为75%.微胶囊的熔点接近囊芯二十烷的熔点,而其储热量在壁材固定时随囊芯的量而变.热重分析表明,囊芯正二十烷、含正二十烷的微胶囊以及壁材料聚脲,能够耐受的温度分别约为130℃、170℃及270℃.

原位聚合法制备相变材料微胶囊及其致密性

采用原位聚合法以三聚氰胺-尿素-甲醛预聚物为壁材,包覆一种相变点为24℃、相变焓为225.5 J/g的有机相变材料,制备一种具有调温储热功能的复合材料。通过改变三聚氰胺和尿素摩尔比对微胶囊壁材渗透性和强度进行研究。相变材料受热时会在微胶囊内部产生较大的蒸汽压使微胶囊壁破裂渗出芯材,采用TGA测定微胶囊热失重温度得到胶囊壁破裂时的温度。采用压力法观察微胶囊受力后的形貌,对其强度进行评价。采用752型紫外分光光度仪对微胶囊壁渗透性进行表征。实验结果表明:微胶囊呈球形,平均粒径小于5μm,固化剂滴加速度为0.8 mL/min时微胶囊形貌最好。当尿素质量为反应总单体质量的20%时,与不加尿素相比,微胶囊热失重温度大约提高30℃,可以承受6.0 MPa压力而不破损,并且渗透性并不增加。

应用于强化传热的相变材料微胶囊的制备及特性

相变材料微胶囊(MEPCM)悬浮液是一种高热容冷却介质,其应用可大幅提高高功率设备液体冷却性能。本文对相变材料微胶囊的制备及其热特性进行了研究,研制了以蜜胺树脂为壁材、22烷为芯材、粒径10微米、不同芯材含量且适合于电子设备液体冷却的双层壁MEPCM。通过光学显微镜以及扫描电镜(SEM)观察到包覆完好的圆球状MEPCM。研究了制备过程中影响粒径以及包覆特性的因素。最后的DSC热分析表明了MEPCM具有很高的蓄热能力。

界面聚合法包覆石蜡制备微胶囊复合相变材料

石蜡作为相变材料在储能领域已成为研究热点,其中一个重要问题就是石蜡的封装。以微胶囊包覆的方式对石蜡进行封装,通过界面聚合,以甲基丙烯酸甲酯聚合包覆石蜡微乳液,得到聚甲基丙烯酸甲酯包覆石蜡的核壳结构。研究了复合相变材料的包覆过程中转速、乳化剂的添加量、引发剂的添加量及包覆温度对微胶囊颗粒大小及性能的影响,并提出了微胶囊包覆过程中的"尺寸含量关系",预测了实验平衡点。当转速为2000r/min、乳化剂添加量为4%、引发剂添加量为1%、聚合温度为70℃时,得到粒径为1μm左右的微胶囊,材料的相变储能约为110J/g,石蜡的包覆率为50%。

界面聚合聚脲/聚氨酯双层微胶囊相变材料的研制与性能

以硬脂酸丁酯为芯材,苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)为乳化分散剂,采用界面聚合制备双层微胶囊相变材料,其外壳体为甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)和二乙烯三胺(DETA)反应形成的聚脲壳层,内壳体为TDI与聚丙二醇2000(PPG2000)反应形成的聚氨酯壳层。采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜等分别对微胶囊的热性能、表面形态做了研究和分析。结果表明,所制备的双层微胶囊表面光滑致密,相变温度24.1℃,相变热85 J/g。所制备双层微胶囊的致密性和耐热稳定性均比单层微胶囊有很大程度的提高。

微胶囊相变材料研究进展

首先介绍了微胶囊相变材料及其组成,并就微胶囊相变材料的制备方法、性能改进、性能表征以及在能量利用和热交换领域、温度控制领域和军事领域上的应用进行了综述。

细粒径石蜡微胶囊相变材料的制备与性能

采用阳离子和非离子复配乳化剂,通过原位聚合制备以丙烯酸酯为壁材,石蜡为芯材的细粒径微胶囊相变材料.采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热（DSC）、热重（TG）及激光粒度仪分析表征了微胶囊相变材料的化学结构、表面形貌和热性能.结果表明,乳化剂的种类和壁材单体的配比对微胶囊性能有重要的影响.当采用阳离子和非离子复配乳化剂,壁材中单体甲基丙烯酸甲酯（MMA）与丙烯酸（AA）的质量比为9∶1时,微胶囊相变材料呈球形且表面光滑紧凑,尺寸仅为0.2-0.35μm,具有良好的储热能力,相变潜热高达169 J/g;微胶囊中壁材对石蜡芯材的分解具有明显热阻滞作用,分解温度比纯石蜡提高了150℃.

微胶囊相变材料研究进展

综述了近年来国内外微胶囊相变材料的制备方法、研究进展以及其在建筑、纺织物和功能热流体领域中的应用进展,指出包覆率、储热能力和壁材导热系数低是微胶囊相变材料发展瓶颈,认为提高微胶囊相变材料的储热和传热能力、加强微胶囊相变材料长周期使用性能的研究是今后重点解决的问题。

相分离法制备相变材料微胶囊

相分离法是一种较为简便的微结构聚合物制备方法,通过改变表面活性剂的种类、浓度和聚合物的种类等,可以方便地控制所制备聚合物微球的形貌。研究采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与聚苯乙烯(PS),油相使用的是相变材料十六烷(HD),共溶剂使用的是二氯甲烷(DCM)或三氯甲烷(TCM),将聚合物溶于油相中,通过溶剂挥发导致的相分离作用,以及在界面张力的调控作用下,可以制得多种形貌的微胶囊。

相变材料及相变材料微胶囊/聚乙烯共混物的结构与性能

以正二十烷、聚乙烯和乙丙橡胶等为原料经熔融挤出,制成正二十烷含量10%～65%的共混切粒.以正十八烷微胶囊和聚乙烯为原料经熔融挤出,制成微胶囊含量10%～60%的共混切粒.采用差示扫描量热仪和熔融指数仪测试了多种组成切粒的相变性能和流动性能.切粒的热焓随相变材料含量的增高而增大,含65%正二十烷的切粒的热焓为160 J/g左右,含有60 wt%微胶囊的切粒的热焓为70 J/g左右.切粒的熔融指数随相变材料或相变材料微胶囊添加量的增高呈现指数增大或反S曲线的形式.

原位聚合法制备微胶囊相变材料的进展

介绍了原位聚合制备微胶囊的方法,以及原位聚合法中壁材预聚体原料、乳化剂、搅拌速度等影响制备效果的相关因素,探讨了原位聚合法制备微胶囊相变材料所遇到的问题及解决方案,最后展望了微胶囊相变材料的发展方向。

界面聚合聚脲微胶囊相变材料的研制与性能

采用界面聚合法制备微胶囊相变材料,以硬脂酸丁酯为芯材,以单体2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)和二亚乙基三胺(DETA)反应生成的聚脲树脂为壳体,在4500r/min～5000r/min转速下制得的微胶囊平均粒径为1μm～4μm。研究了不同的芯材壁材比对微胶囊形态和包裹效率的影响,当芯材壁材比为2时包裹效率达到最大值93.2%。所制备的微胶囊表面光滑平整,具有良好的致密性,相变温度为22.98℃,相变焓为88J/g。研究发现,当DETA分两次加入时比一次性加入时质量损失率减少12%。

微胶囊相变材料在建筑节能领域的研究与应用

如何对固-液相变材料进行有效的封装,是阻碍其规模化应用的主要难点之一。微胶囊技术以其独特的优势,近年来得到国内外专家的广泛关注。介绍了可作为芯材的相变材料及相应的壁材、两种典型的微胶囊制备工艺,重点总结了微胶囊的表征方法,同时讨论了国内外微胶囊相变材料在建筑节能领域中的应用现状、存在的问题以及发展前景。