石蜡/硅藻土定型相变材料对磷酸钾镁水泥性能的影响

制备了石蜡/硅藻土定型相变材料(PA/D-PCMs),对其亲水性和热性能进行了表征,同时研究了PA/D-PCMs对磷酸钾镁水泥(MKPC)水化温升、工作性能、抗压强度和水化产物的影响。结果表明:PA/D-PCMs具有疏水性和较高热焓,PA/D-PCMs的掺入能有效降低MKPC水化温升峰值,但同时也降低了MKPC的流动度、凝结时间及抗压强度。为满足施工的可操作性和强度要求,PA/D-PCMs的质量分数应控制在4%左右。PA/D-PCMs不会与MKPC各原料组分之间发生反应生成新的水化产物,但将降低原有水化产物的结晶度。

石蜡/硅藻土定型相变材料的结构和热性能

以硅藻土为载体、以石蜡为相变材料,用溶剂蒸发法制备出石蜡/硅藻土定型相变材料(PA/D-PCMs),使用SEM、FT-IR、TGA、DSC等手段对其微观结构和热性能进行了表征。结果表明:硅藻土对石蜡的毛细管力及两者之间形成的氢键能阻碍液态石蜡的渗出,使PA/D-PCMs具有很高的热稳定性,硅藻土的二级孔洞限制了部分石蜡的结晶。硅藻土内部有许多互相连通的导热通道,增强了石蜡的导热效果并提高了蓄放热速率。随着石蜡含量的增大PA/D-PCMs的X、Y和Z轴传热通道上声子的散射作用更剧烈,使其导热系数降低,但是具有更高的结晶度和相变潜热。为了保证PA/D-PCMs的结构稳定和良好的热性能,石蜡的最佳质量分数为45%。

硅藻土基定形相变材料的制备及应用进展

硅藻土是硅藻植物经过漫长的沉积成岩而形成的一种非金属矿物。硅藻土具有丰富微孔、耐高温、耐腐蚀性、价格低廉和资源丰富等优点,作为一种良好的吸附载体材料而受到广泛关注。介绍了硅藻土的结构特点并归纳了硅藻土常见的几种改性方法,综述了硅藻土基定形相变材料的种类及制备方法,总结了该材料在建筑领域的应用进展,分析了现阶段硅藻土基定形相变材料研究中存在的问题,并提出未来工作中需要关注的重点,以期为其规模化推广应用提供参考。

离子交联型石蜡基导热增强定型相变材料的制备及其性能

对石蜡(PA)进行接枝改性、自乳化得到PA乳液。在乳液颗粒形态下将接枝产物分散在乳化层,常温条件下通过乳液颗粒间的空间分布及离子交联,对导热材料形成内锁、铆结,并加Cu粉增强导热制备了PA基导热增强定型相变材料(记作PA@Cu),与定量PA于80℃浸渍吸附20 min,得到吸附PA的PA@Cu(记作PA@Cu-PA),并研究了其元素结构、表观形貌、相变焓、导热性能、热稳定性。结果表明:当Cu粉用量为16 g时,PA@Cu-PA导热系数0.468 W/(m·K),结晶焓-133.27 J/g,在85℃时无明显泄漏,热分解温度384.5℃,储能性能与热稳定性能良好。

由石蜡基相变材料和煤渣改良的粉砂土的冻融性能

【目的】针对季节冻土区渠道的衬砌结构因冻融作用而受损的现状,同时为了解决石蜡基相变材料(phase change materials, PCM)的泄露,并满足煤渣的再利用需求,研究石蜡基PCM和煤渣对土体冻融性能的影响。【方法】以粉砂土为研究对象,选取石蜡基PCM和煤渣作为改良剂,制备石蜡基PCM改良土和石蜡基PCM-煤渣改良土;通过冻融循环作用下的体积变化率试验、无侧限抗压强度试验,微观结构及潜热研究土体的体积和无侧限抗压强度的变化。【结果】石蜡基PCM能抑制粉砂土的冻融变形,质量分数为8%时2种改良土的体积变化率最小;随着冻融循环次数的增加,土体的无侧限抗压强度均降低,降低速率先大后小;循环次数相同时,加入煤渣的改良土的无侧限抗压强度均大于未加入煤渣的;冻融循环9次后,石蜡基PCM质量分数为10%的石蜡基PCM改良土的无侧限抗压强度最低;2种改良土的结构比粉砂土更密实、稳定;潜热的吸收或释放延缓了土体冻融过程。【结论】将石蜡基PCM和煤渣共同掺入粉砂土,能控制土体的冻融变形且效果稳定,改善土体的冻融性能,减轻季节冻土区输水渠道衬砌结构的冻害,提高煤渣的利用率。

废旧发泡混凝土定型相变材料制备及热性能研究

为规模化消纳城市固体废弃物,降低废旧发泡混凝土大量堆积对城市生态环境的破坏。提出以废旧发泡混凝土作为骨架材料,对其进行预烧结处理,以Na_(2)CO_(3)为相变材料制备定型相变材料。结果表明:废旧发泡混凝土可以负载质量分数为45%的Na_(2)CO_(3);差示扫描量热法(DSC)测得该定型相变材料的熔化潜热为126.7 J/g;X射线衍射法(XRD)和傅里叶变换红外法(FT-IR)表明,骨架材料和相变材料之间有良好的化学相容性;激光导热分析法(LFA)测得该定型相变材料的导热系数最大为0.24 W/(m·K)。

气相二氧化硅/三元无机水合盐定型相变材料的制备及性能表征

以气相二氧化硅作为多孔吸附材料,对十二水磷酸氢二钠/五水偏硅酸钠/十水碳酸钠低共熔相变材料进行封装,通过控制气相二氧化硅含量,制备出不同吸附量的气相二氧化硅/三元无机水合盐定型相变材料。通过差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪和热重分析仪等多种测试手段,对定型相变材料的性能和结构进行表征。研究结果表明:气相二氧化硅的最佳含量为25%(质量分数),该条件下定型相变材料相变焓为95.96J/g;三元无机水合盐相变材料与气相二氧化硅只是单纯的物理混合,并未发生化学反应产生新物质,制备的定型相变热稳定性较好。

癸酸-肉豆蔻酸/硅藻土定形相变储能材料制备及性能研究

以癸酸(CA)与肉豆蔻酸(MA)复合制备的CA-MA二元低共熔脂肪酸为储能基元材料,硅藻土为储能载体,基于真空吸附法制备了CA-MA/硅藻土定形相变储能材料。采用FT-IR、SEM、DSC、TG对定形相变材料的结构、形貌和热性能等进行了分析。结果表明,CA-MA二元低共熔脂肪酸被吸附到硅藻土的孔道中,二者之间为物理结合。质量分数为45%CA-MA的定形相变材料,CA-MA在反复循环相变中未发生泄漏,其熔化、凝固相变温度分别为22.75、14.52℃,相变焓分别为67.03、66.85J/g,相变温度适中,相变焓高,热稳定性好,适用于建筑领域。

改性硅藻土/脂肪酸定形相变材料的制备及性能

采用癸酸和月桂酸的二元低共熔混合脂肪酸为相变芯材,以经过高温焙烧和酸浸法进行改性处理的硅藻土作为基体材料,通过真空浸渍法制备改性硅藻土/脂肪酸定形相变材料,并采用不同的固-液分离工艺对定形相变材料进行干燥。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)和热循环实验等方法对改性硅藻土以及定形相变材料的物质成分、化学结构、热性能及稳定性等进行表征。结果表明,500℃高温焙烧5h和50%硫酸酸浸5h对硅藻土的改性效果良好,改性硅藻土的孔隙率和吸附性能明显提高;经抽滤干燥处理的定形相变材料热性能最优,改性硅藻土对脂肪酸相变材料的吸附率为42.7%,定形相变材料相变温度为17.68℃,相变潜热为66.65J/g,改性硅藻土能够对脂肪酸产生吸附和固定作用,定形相变材料表现出良好的热稳定性,可以用作保温、蓄热建筑材料。

影响多孔定型相变储能材料性能的因素分析

太阳能作为一种可再生能源,因其在解决日益增长的能源需求和温室气体排放方面的巨大潜力受到越来越多的关注。然而,太阳自身的间歇性和随机性大大限制了太阳能的转换和储存效率。近年来,基于固-液相变储能材料的潜热储存系统,由于具有高储热密度和出色的化学稳定性,有望成为提高太阳能吸收和转换的合适方法。但固-液相变储能材料在实际应用中常受到自身相分离、换热速率低、过冷、熔融状态泄漏、性能不稳定等限制。其中一种解决方法是将多孔载体与固-液相变储能材料相结合来制备多孔定型相变储能材料。介绍了相变储能材料的储能机理和传热强化机理,系统分析了多孔载体材料的种类、制备方法对多孔定型相变储能材料的影响及其潜在应用。

PEG/PMMA定型相变材料制备及其建筑节能效果分析

制备了聚乙二醇/聚甲基丙烯酸甲酯(PEG/PMMA)定型相变材料,验证了其热工性能及封装可靠性。利用DesignBuilder软件,对该定型相变材料应用于建筑围护结构时的节能效果进行了分析,并得到定型相变材料优化布置方案。研究表明,当相变材料以2 cm的厚度布置在墙体内侧时,综合节能效果最佳,可使目标建筑房间夏季制冷能耗降低5.09%。

硅藻土基定形相变复合材料的制备与热性能研究

以硅藻土为基材,在高温条件下物理吸附相变材料A,再经冷却、粉碎及真空干燥后制得硅藻土基定形相变复合材料,并对制得的硅藻土基定形相变复合材料的结构形貌、化学组成、热性能、粒径变化进行了测试。研究结果表明,相变材料A被成功吸附至硅藻土孔隙中,且没有发生其他化学变化,硅藻土基定形相变复合材料的熔融温度为143.53℃,熔融焓55.26kJ/kg,储热效率为55.08%,硅藻土对相变材料A的实际吸附率为91.67%;原硅藻土的平均粒径为1316nm,硅藻土基定形相变复合材料的平均粒径为971nm,具有良好的定形效果,在加热至相变材料熔融温度以上仍未发生渗漏。

石蜡/聚丙烯定型相变储能材料的泄漏率和定型能力的研究

采用3种不同类型增容剂乙烯-α-辛烯高共聚物(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)和苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)改善石蜡/聚丙烯(PP)定型相变材料(FSPCMs)的性能,讨论3种增容剂的用量对储能相变材料泄漏率和定型能力的影响,并通过扫描电镜(SEM)对相变材料的微观结构进行表征。结果表明:当FSPCMs中石蜡含量高达70%(wt,质量分数,下同),增容剂含量为20%时,48h后定型相变材料的泄漏率最低,POE、EPDM和SEBS这3种类型的FSPCMs泄漏率分别3.77%、4.46%和1.41%,比相同石蜡含量的纯PP/石蜡定型相变材料的泄漏率分别降低了3.68倍、3.1倍和9.84倍。定型相变材料的定型能力随着增容剂含量的增加而降低,定型能力最好的是POE-FSPCMs。SEM结果表明3种增容剂中与PP相容性最好的是POE,与石蜡相容性最好的是SEBS。

多孔硅藻土支撑芒硝基相变储能材料制备及其性能表征

采用真空浸渍法制备出一种改性硅藻土/芒硝基复合相变储能材料。在该复合材料中,以蔗糖为碳源,按比例与多孔硅藻土混合后,在氮气气氛下煅烧,使之在多孔硅藻土表面发生原位碳化以增强其导热性。采用真空浸渍法与芒硝、十水碳酸钠复合制备硅藻土支撑的芒硝基相变储能材料,利用SEM、DSC、FTIR、Hot Disk等测试了材料微观形貌、热性能、过冷度、稳定性及导热系数。结果表明,蔗糖在多孔硅藻土表面碳化可以显著提高多孔硅藻土的导热性能,当蔗糖添加量为5wt%时,硅藻土颗粒结构未受到破坏,此时导热系数为0.7985 W/(m·K),相较于未添加蔗糖碳化的硅藻土提高46%;复合相变储能材料中水合盐负载量为60%;制得的复合相变储能材料的融化温度和结晶温度分别为18.3℃和16℃,相变过程放热量为74.43 J/g,相较于纯相变储能材料有所降低;复合相变储能材料中硅藻土可有效延长相变储能材料使用寿命,经100次循环试验后,相变焓为71.22 J/g,降低4.5%,循环稳定性较好。

不同载体石蜡基定型相变蓄冷材料的制备

首先选用液体石蜡和十八烷,制备出相变温度为16.9℃,相变潜热为124.2J/g的相变蓄冷材料,然后分别用高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯作基体包覆材料制备了4种石蜡复合定形相变储能材料。分析了不同支撑材料对相变温度和相变潜热的影响,并讨论了不同支撑材料中石蜡掺混比例的最大值。结果表明:高密度聚乙烯更适合做支撑材料,高密度聚乙烯与石蜡按最佳比例为3∶7。

石蜡/膨胀石墨定形相变材料的性能

以石蜡为相变材料,利用膨胀石墨多孔网络结构,通过物理吸附法制备出石蜡/膨胀石墨复合相变材料,并通过模压法制成定形相变材料板块。采用差示扫描量热分析仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜(POM)和Hot Disk热常数分析仪等对复合相变材料进行了结构和性能的表征与测量,建立了冷/热循环实验系统以分析材料的蓄/放热性能等。结果表明:石蜡质量分数为80%的定形相变材料相变温度为27.27℃,相变焓为156.6kJ·kg-1。制备的定形相变材料具有相变过程形状稳定、热导率高、储热密度大等特点,并具有良好的稳定性和较长的使用寿命。

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℃.

石蜡定形相变材料的包裹及热性能

利用原位聚合法，提出了对定形相变材料进行无机高分子材料再包裹，制备了硅胶封装石蜡定形相变材料的微胶囊，其石蜡的含量最高达到ω（石蜡）=69．12％。用差示扫描量热仪（DSC）测定了微胶囊的热性能，并将测定粉体材料润湿性能的Washburn方程应用于相变材料的亲油亲水性测定，评价了定形相变材料在胶囊封装前后的亲水性变化。结果表明，经硅胶封装的相变材料其相变焓为153．46J·g^-1，相变焓降低较少，而亲水性能有很大提高，确定了微胶囊产品中石蜡最佳质量分数为ω（石蜡）=50％-56％。

不同聚烯烃包覆石蜡的定形相变材料性能比较研究

用乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)取代高密度聚乙烯(HDPE)作为包覆材料,石蜡作为相变材料,通过热熔法制备了60%石蜡含量的定形相变材料(FSPCM),以此来提高定形相变材料的稳定性。用高温老化试验,恒温水浴试验和温度循环试验研究了定形相变材料的稳定性能。试验结果表明,POE/石蜡定形相变材料和EVA/石蜡定形相变材料的质量损失率远小于HDPE/石蜡定形相变材料的质量损失率。利用DSC研究了定形相变材料、石蜡及相应的基体树脂的热性能,并以此计算定形相变材料中实际的石蜡含量。结果表明,当设计含量为60%时,POE/石蜡定形相变材料和EVA/石蜡定形相变材料的实际石蜡含量为49.75%和58.49%,而HDPE/石蜡定形相变材料的仅为42.78%。这一结果与HDPE/石蜡定形相变材料样品在平板硫化机制备过程中发现有较多石蜡流出相一致。

不同分子量聚乙二醇/二氧化硅定型相变材料的性能

以聚乙二醇为相变材料、二氧化硅为基体材料,采用温度促凝法制备出不同相对分子质量的聚乙二醇/二氧化硅定型相变材料(PEG/SiO2ss-PCMs)。运用综合热分析、红外光谱及偏光显微镜分析不同相对分子质量的PEG对PEG/SiO2性能的影响。结果表明,ss-PCMs中PEG与SiO2凝胶相互之间是靠氢键进行简单的物理吸附的,SiO2未影响PEG的相变行为,ss-PCMs中的PEG仍具有良好的结晶性能。ss-PCMs的相变温度、相变焓随相对分子质量的增加而增长,在多次温度循环下相变焓为85.3 J/g^108.1 J/g。