高分子基相变材料的研究

论文摘要

为解决全球能源紧张，开辟能源存储的新途径，人们对相变材料进行了研究。传统相变材料不是在使用时产生液态，就是在使用温度下易发生降解、升华，没有稳定的形态，使材料在使用时受到了一定限制。因此制备新型的有稳定形态的相变材料，是现今研究的热点之一。本文采用自制聚醚酯酰胺（PEEA）为相容剂，以溶液共混的方法制备了形态稳定的聚乙二醇（PEG）/聚酰胺6（PA6）固-固相变材料（PCM）。用红外光谱、X射线、光学显微镜及DSC对PEEA进行了测试。对PEG/PA6PCM进行了光学显微镜、扫描电镜、DSC及步冷曲线的测试，表征了PCM的形态结构、固-固相变、热性能、相变实质及调温性能。X射线、红外光谱、光学显微镜、DSC测试证明了PEEA有两相结构，为嵌段聚合物。溶液法制备形态稳定的PEG/PA6PCM，建议PEG的最大添加量为80wt%；材料的相变温度及相变焓由加入的PEG的质量分数及分子质量决定，材料的相变焓随加入的PEG的质量分数、分子量的增大而提高；材料在相变温度下发生了固-固相转变，其实质是PEG在相变温度下由结晶态到无定形态的相互转变，使材料在应用温度下即使循环加热也能一直保持稳定的形态，无熔化泄漏且相变焓变化不大。PCM的步冷曲线证明了PCM有一定的调温性能。PEG/PA6相变材料的最优共混比为70、80。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 相变材料的分类
• 1.3 相变材料的发展
• 1.3.1 固-液相变材料
• 1.3.1.1 无机类相变材料
• 1.3.1.2 有机化合物类相变材料
• 1.3.1.3 高聚物相变材料
• 1.3.2 固-固相变储热材料
• 1.3.2.1 无机盐类
• 1.3.2.2 多元醇类
• 1.3.2.3 高分子交联树脂
• 1.4 新型复合相变材料
• 1.4.1 层状多孔无机复合材料
• 1.4.2 脂肪酸/高分子基复合相变材料
• 1.4.3 多元醇/高分子基相变材料
• 1.4.4 石蜡/高分子基相变材料
• 1.4.5 柔性高分子/高分子基相变材料
• 1.4.6 纳米技术制备复合相变材料
• 1.4.7 烧结法制备复合相变材料
• 1.5 相变材料的应用
• 1.5.1 冰相变蓄能技术应用
• 1.5.2 相变材料在温敏感材料上的应用
• 1.5.3 相变材料在电力调峰上的应用
• 1.5.4 相变材料在航天器仪器恒温及动力供应上的应用
• 1.5.5 相变材料在建筑上的应用
• 1.5.6 相变纺织品材料
• 1.5.7 相变材料在温室中的温度调节
• 1.5.8 相变材料在汽车上的应用
• 1.5.9 相变材料的其他应用
• 1.6 相变材料的展望
• 1.7 论文题目的研究内容
• 1.8 本论文的创新之处
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料与仪器
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 相变材料的制备过程
• 2.2.1 聚醚酯酰胺的制备过程及工艺条件
• 2.2.2 聚醚酯酰胺的抽提水洗
• 2.2.3 PEG/PA6 高分子基固-固相变材料的制备
• 2.3 PEG/PA6 高分子基相变材料的测试与表征
• 2.3.1 PEEA 结构的测试与表征
• 2.3.1.1 PEEA 红外光谱分析
• 2.3.1.2 PEEA X 射线衍射分析
• 2.3.1.3 PEEA 的结构表征
• 2.3.1.4 PEEA DSC 测试
• 2.3.2 PEG/PA6 相变材料的测试与表征
• 2.3.2.1 PEG/PA6 相变材料的熔点泄漏实验
• 2.3.2.2 PEG/PA6 相变材料的光学显微镜分析
• 2.3.2.3 PEG/PA6 相变材料的扫描电镜分析
• 2.3.2.4 PEG/PA6 相变材料的热性能分析
• 2.3.2.5 PEG/PA6 相变材料的热稳定性能分析
• 2.3.2.6 PEG/PA6 相变材料的调温性能分析
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 PEEA 的结构与表征
• 3.1.1 PEEA 的红外光谱分析
• 3.1.2 PEEA 的 X 射线分析
• 3.1.3 PEEA 的形态结构
• 3.1.4 PEEA 的 DSC 测试
• 3.2 PEG/PA6 相变材料的形态结构表征及分析
• 3.2.1 PEG/PA6 相变材料的光学显微镜分析
• 3.2.2 PEG/PA6 相变材料的扫描电镜分析
• 3.3 PEG/PA6 相变材料的泄漏实验分析
• 3.4 形态稳定 PEG/PA6 相变材料的固-固相变
• 3.5 PEG/PA6 相变材料的热性能
• 3.5.1 质量分数对 PEG/PA6 相变材料热性能的影响
• 3.5.2 PEG 分子质量对 PEG/PA6 相变材料热性能的影响
• 3.6 PEG/PA6 相变材料的热稳定性分析
• 3.7 PEEA 对 PEG/PA6 相变材料的影响
• 3.8 PEG/PA6 相变材料的固-固相变实质
• 3.9 PEG/PA6 相变材料的调温性能
• 3.9.1 质量分数对 PEG/PA6 相变材料调温性能的影响
• 3.9.2 PEG 分子质量对 PEG/PA6 相变材料调温性能的影响
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢