PDF《PET/硬脂酸丁酯相变储能胶囊的合成与表征》

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1 - PET/硬脂酸丁酯相变储能胶囊的合成与表征 倪卓

1 ,赖力

1 ,石开勇

2 ,邢锋

2 1 深圳大学化学与化工学院 广东深圳(518060)

2 深圳大学土木工程学院 广东深圳(518060) E-mail:[email protected] 摘要:以硬脂酸丁酯为囊芯,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为囊壁,采用乳液-溶剂蒸 发法合成一种具有储热功能的相变胶囊材料, 研究了乳化剂浓度和芯/壁比例等因素对 胶囊大小和粒径分布的影响.采用光学显微镜(OM)和 扫描电子显微镜(SEM)观察胶囊 表面形貌,对胶囊的合成工艺进行优化分析.根据胶囊照片测量了部分胶囊的粒径,并 对粒径及其分布进行了统计分析.运用红外光谱(FTIR)分析了胶囊的化学结构,采用DSC 分析了胶囊材料的储热性能.实验结果表明:乳化剂用量及后处理条件对胶囊 的分散稳定性有明显影响,芯/壁比例和搅拌速度对胶囊的粒径分布影响较大,相变材 料胶囊化可增强其稳定性,增大囊芯含量可以有效提高胶囊的储能效果. 关键词:胶囊;

相变材料;

乳液-溶剂蒸发法;

硬脂酸丁酯 前言 随着社会经济的高速发展, 能源短缺是当今世界各国面临的共同问题, 建筑节能的 研究能有效地缓解能源的消耗,其中相变储热技术的研究尤为活跃[1] .以潜热型相变储 能材料为基础的功能热流体的应用,可以提高传热效率,降低供热系统能量消耗.相变 材料微胶囊与其他封装技术相比具有导热率高, 与传统的建筑材料易于结合, 经济效益 好等特点[2] .微胶囊(microcapsule)是一种通过成膜材料将囊内空间与囊外空间相隔离, 形成特定几何结构的微型容器,制备成本相对较低,工艺简单,芯材料性质稳定,能不 受外界影响而保留下来[3] .欧美国家已经将相变材料微胶囊用于建筑材料、砖和地板, 并在各地建筑中使用[4] . 张寅平对微胶囊十四烷和十四烷乳状液的热性能进行了深入的 研究 [5] . 张晓宇等[6] 采用原位聚合法用脲醛树脂包覆硬脂酸丁酯, 制得相变储热微胶囊. 在目前的应用和研究中,存在囊芯利用率较低的问题[7] .硬脂酸丁酯作为相变储热材料 具有较高的相变潜热,相变焓为 107J/g.胶囊相变温度为 25.95℃,具有原料易得、合成 简便、无污染、性质稳定、相变可逆性好、不存在过冷和降解现象等优点,是理想的室 温相变材料[8] .硬脂酸丁酯作为相变材料的不足之处在于其常温下为油状液体[9] ,不能 直接与建材结合,否则易从基体材料中泄露出来,影响其性能的稳定性.硬脂酸丁酯胶 囊化可增强其相变稳定性.PET 具有良好的耐热性、密封性和力学性能等[10] ,能够对 芯材起到很好的阻隔与保护作用,且不会影响建材的原有机械性能和强度. 本文以硬脂酸丁酯为囊芯,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为囊壁,采用乳液-溶 剂蒸发法合成了一种具有储热功能的相变胶囊材料,研究了乳化剂浓度和芯/壁比例等 因素对胶囊大小和粒径分布的影响.采用光学显微镜(OM)和 扫描电子显微镜(SEM)观 察胶囊表面形貌, 对胶囊的合成工艺进行优化分析. 根据胶囊照片测量了部分胶囊的粒 径,并对粒径及其分布进行了统计分析.运用红外光谱(FTIR)分析了胶囊的化学结 构,采用 DSC 分析了胶囊材料的储热性能. 1. 实验部分 1.1 主要化学试剂 http://www.paper.edu.cn -