有机/海泡石纤维相变蓄热材料的研究

论文摘要

相变材料指发生相变时可以从周围环境吸收或释放热量,以达到调节周围环境温度的节能材料,其应用范围广泛,在建筑节能、太阳能使用、空调采暖等领域都有较好的应用前景。随着科技的发展及人们对室内环境要求的不断提高,同时为克服相变材料相变过程中泄漏、油化外观及相变温度偏高等缺点,因此对复合相变蓄热材料的研究成为节能材料研究的重点。本研究通过采用酸和热活化对海泡石纤维进行活化改性,使得海泡石孔径增大,吸附性能增强。并根据低共熔点原理制备癸酸/石蜡、石蜡/十六醇等二元相变材料,通过步冷试验找出最佳相变温度及混合比例,然后将制得的最佳的二元相变材料与活化海泡石纤维混合,经过加热、熔融及抽真空等过程,最后制得有机/海泡石纤维相变蓄热材料。并采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)及导热系数测定仪等对活化海泡石及复合蓄热材料复合前后的显微结构、形貌特征及热化学性能进行较系统的分析,分别探讨了癸酸、石蜡及海泡石纤维对复合蓄热材料的性能影响和机理。研究表明,石蜡与海泡石纤维质量比0.8:1熔融复合时,制得的石蜡/海泡石纤维相变蓄热材料相变焓为101.2J/g,相变温度为53.1℃,导热系数为0.174W/(m·k);当癸酸与海泡石纤维质量比1:1复合后制得复合蓄热材料,相变焓为71.6J/g,相变温度为30.3℃,导热系数为0.191W/(m·k);将含癸酸80%的癸酸/石蜡二元相变材料与海泡石纤维质量比1:1熔融复合,制得癸酸/石蜡复合海泡石纤维相变蓄热材料,其相变焓为85.5J/g,相变温度为26.4℃,导热系数为0.185W/(m·k)。因此,癸酸/石蜡复合海泡石纤维相变蓄热材料与单一相变复合材料相比较,相变温度较低,其稳定性及潜热量都有显著提高。将一定量的癸酸/石蜡复合海泡石纤维相变蓄热材料应用于水泥墙板中,经温度及热流测试,含有蓄热材料的墙板比普通墙板总热流大、温度波动小、储能大,具有良好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1-1 研究目的与意义
• 1-2 相变材料的分类选用及封装方法
• 1-2-1 相变材料的蓄热机理
• 1-2-2 相变材料的分类
• 1-2-3 相变材料的选用原则
• 1-2-4 相变材料的封装方法
• 1-3 国内外相变材料的研究现状
• 1-3-1 相变材料的应用领域
• 1-3-2 国内外相变技术的研究现状
• 1-4 相变材料存在的问题及展望
• 1-4-1 相变材料现存的问题
• 1-4-2 相变材料的发展趋势及应用前景
• 1-5 研究内容
• 第二章 改性海泡石纤维及二元相变材料的制备
• 2-1 海泡石纤维改性制备
• 2-1-1 海泡石纤维性质
• 2-1-2 海泡石纤维结构
• 2-1-3 海泡石纤维改性
• 2-2 石蜡相变材料
• 2-3 癸酸相变材料
• 2-4 十六醇相变材料
• 2-5 二元相变材料的制备
• 2-5-1 制备原理
• 2-5-2 癸酸/石蜡二元相变材料的制备
• 2-5-3 石蜡/十六醇二元相变材料的制备
• 第三章 有机/海泡石纤维相变蓄热材料的制备及性能测试
• 3-1 概述
• 3-2 石蜡/海泡石纤维相变蓄热材料制备
• 3-2-1 实验材料与实验仪器
• 3-2-2 材料制备
• 3-3 癸酸/海泡石纤维相变蓄热材料制备
• 3-3-1 实验材料与实验仪器
• 3-3-2 材料制备
• 3-4 癸酸/石蜡复合海泡石纤维相变蓄热材料制备
• 3-4-1 实验材料与实验仪器
• 3-4-2 材料制备
• 3-5 有机/海泡石纤维相变蓄热材料性能测试
• 3-5-1 复合相变蓄热材料微观结构表征
• 3-5-2 复合相变蓄热材料差热表征
• 3-5-3 复合相变蓄热材料热稳定性测试
• 3-5-4 复合相变蓄热材料导热系数测试
• 3-5-5 相变水泥墙的制备及传热性测试
• 第四章 实验结果与分析
• 4-1 活化海泡石及有机/海泡石纤维相变蓄热材料形貌表征分析
• 4-1-1 海泡石活化前后SEM 形貌分析
• 4-1-2 有机/海泡石纤维相变蓄热材料SEM 形貌分析
• 4-2 有机/海泡石纤维相变蓄热材料热性能比较分析
• 4-2-1 石蜡/海泡石纤维相变蓄热材料热性能分析
• 4-2-2 癸酸/海泡石纤维相变蓄热材料热性能分析
• 4-2-3 癸酸/石蜡复合海泡石纤维相变蓄热材料热性能分析
• 4-3 各种原料对复合相变蓄热材料热性能的影响
• 4-3-1 海泡石纤维对复合相变蓄热材料的影响
• 4-3-2 癸酸/石蜡二元相变材料对复合相变蓄热材料的影响
• 4-3-3 复合时间对复合相变蓄热材料的影响
• 4-3-4 复合温度对复合相变蓄热材料的影响
• 4-4 添加石墨对有机/海泡石纤维相变蓄热材料导热系数的影响
• 4-4-1 石墨对石蜡/海泡石纤维相变蓄热材料导热系数的影响
• 4-4-2 石墨对癸酸/海泡石纤维相变蓄热材料导热系数的影响
• 4-4-3 石墨对癸酸/石蜡复合海泡石相变蓄热材料导热系数的影响
• 4-5 复合相变定型水泥墙传热分析
• 4-6 有机/海泡石纤维相变蓄热材料机理探讨
• 4-6-1 有机/海泡石纤维相变蓄热材料合成机理
• 4-6-2 有机/海泡石纤维相变蓄热材料蓄热机理
• 第五章 结论
• 5-1 主要结论
• 5-2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的科研成果