学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

SiO_2基质的复合定形相变材料的制备及性能研究

作　者: 贾超
导　师: 唐炳涛
学　校: 大连理工大学
专　业: 精细化工
关键词: 定形相变储能材料 超声辅助 脂肪酸 脂肪醇 PEG
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 137次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本文设计合成了以脂肪酸、脂肪醇、聚乙二醇(PEG)为相变组份的Si02基有机无机复合定形相变储能材料,即以正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱体通过溶胶凝胶法形成硅氧化物三维网络结构,将其作为基体材料负载相变组份。利用超声声场的空化分散作用在无需助溶剂及表面活性剂的情况下,将两相体系进行混合,同时通过酸碱复合催化剂体系控制溶胶与凝胶过程,以期得到一种简便、快速制备以Si02为支撑基质的复合定形相变材料的新方法。采用超声辅助酸碱催化溶胶凝胶法制备脂肪酸、脂肪醇／Si02复合定形相变材料,详细研究了TEOS与水的配比、超声功率、不同催化剂对材料凝胶化效果的影响、以及相变组份的最大质量分数,其较佳制备工艺为：超声功率300W、TEOS:H2O=1:20(mol/mol)、稀盐酸调节体系pH至2-3,5min后生成半透明的硅溶胶,加入熔融的脂肪酸、脂肪醇相变组份使其与溶胶均匀混合,加入稀氨水调节pH至8左右、体系迅速凝胶,酸洗、干燥得到复合材料,在保证材料定形效果的前提下,有机组份的含量为60%左右。通过宏观形态、FT-IR、XRD、DSC、TG分析了复合相变材料的定形效果、物质结构、结晶性能、热性能以及热稳定性。结果表明硬脂酸／SiO2(61%)十六酸／SiO2(62%)、十四酸／SiO2(62%)、十八醇／SiO2(63%)、十四醇／SiO2(62%)复合相变材料的相变焓分别为89.3J/g、133.2J/g、97.3J/g、121.7J/g、109.4J/g,具有良好的定形效果以及储能效果。材料在高于其相变组份的相变温度100℃以内均具有良好的热稳定性,相变组份与SiO2基质之间是物理上的嵌合关系,由于其受到SiO2网络的束缚,结晶性能略有下降。采用超声辅助酸碱催化溶胶凝胶法制备PEG/SiO2复合相变材料,模拟了制备条件对PEG分子量的影响,得到其较佳的制备工艺为：超声功率300WTEOS:H2O=1:10(mol/mol)、稀盐酸调节体系pH至2-3,5min后生成半透明的硅溶胶、与熔融的PEG相变组份均匀混合、用Na2CO3水溶液调节pH至7-8材料迅速凝胶、干燥得到产品,在保证定型效果的前提下,有机物的最大质量分数可以达到75%以上。通过宏观形态、FT-IR、XRD、POM、DSC、TG、SEM、TEM分析了材料的定形效果、物质结构、结晶性能、热性能、热稳定性以及微观形貌。结果表明PEG1000/SiO2(79.1%)、PEG2000/SiO2 (75.4%)、PEG4000/SiO2 (76.3%)、PEG6000/SiO2 (76%)复合相变材料的相变焓分别为111.1 J／g、109.4J／g、108.1J／g和102.8J／g,具有良好的定形效果以及储能效果。PEG与SiO2之间是物理上的嵌合,微观形貌是类长柱状颗粒,PEG与Si02之间是一种纳米级的复合。PEG/SiO2复合相变材料在310℃以下具有良好的热稳定性,经过50次室温至808的冷热循环,材料的相变储能性能未下降。对3g的PEG1000/SiO2、PEG2000/SiO2、PEG4000/SiO2、PEG6000/SiO2复合相变材料样品进行控温测试得到的控温时间分别为16.5min、10.5min、10min、11.5min,控温范围分别为26～30℃、33-38℃、44℃、41-46℃;在30Mpa下将材料压制成型后,PEG1000/SiO2、PEG2000/SiO2、PEG4000/SiO2、PEG6000/SiO2样品的密度分别为1.29g/cm3、1.28 g/cm3、1.27 g/cm3、1.24 g/cm3,体积储能密度分别为143.3 J/cm3、140.0 J/cm3、137.3 J/cm3、127.5 J/cm3。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
引言  11-12
1 文献综述  12-30
  1.1 有机相变储能材料  12-21
    1.1.1 有机固-液相变储能材料  12-14
    1.1.2 有机定形相变储能材料  14-21
      1.1.2.1 多元醇类  15
      1.1.2.2 层状钙钛矿类  15-16
      1.1.2.3 高分子类  16-21
  1.2 无机相变储能材料  21-22
  1.3 有机无机复合相变储能材料  22-25
    1.3.1 熔融浸渍法  22-23
    1.3.2 微胶囊法  23
    1.3.3 溶胶凝胶法  23-25
  1.4 复合相变储能材料的应用  25-28
    1.4.1 在建筑领域的应用  26
    1.4.2 在纺织领域的应用  26-27
    1.4.3 在冷藏储运方而的应用  27-28
    1.4.4 在电子产品领域的应用  28
  1.5 本论文设计思想  28-30
2 脂肪酸/SiO_2、脂肪醇/SiO_2复合定形PCMs的制备及性能  30-51
  2.1 前言  30-31
  2.2 实验部分  31-33
    2.2.1 实验原料及仪器  31-32
    2.2.2 脂肪酸/SiO_2复合相变储能材料的制备  32
    2.2.3 脂肪醇/SiO_2复合相变储能材料的制备  32-33
    2.2.4 脂肪酸、脂肪醇/SiO_2定形相变储能材料的测试及表征  33
  2.3 实验结果与讨论  33-39
    2.3.1 脂肪酸、脂肪醇/SiO_2复合定形PCMs的制备方法研究  33-39
      2.3.1.1 脂肪酸、脂肪醇/SiO_2复合相变材料的制备原理  33-34
      2.3.1.2 TEOS与水的比例对材料凝胶效果的影响  34-35
      2.3.1.3 超声功率对材料凝胶效果的影响  35-36
      2.3.1.4 催化剂对材料凝胶效果的影响  36-37
      2.3.1.5 后处理方法对材料性能的影响  37-38
      2.3.1.6 复合相变材料的最大相变组份含量  38-39
  2.4 脂肪酸、脂肪醇/SiO_2复合定形PCMs的性能  39-50
    2.4.1 脂肪酸、脂肪醇/SiO_2复合相变材料的定形效果  39-41
      2.4.1.1 脂肪酸/SiO_2复合相变材料的定形效果  39-40
      2.4.1.2 脂肪醇/SiO_2复合相变材料的定形效果  40-41
    2.4.2 脂肪酸、脂肪醇/SiO_2复合相变材料的结构表征  41-43
      2.4.2.1 脂肪酸/SiO_2相变材料的结构表征  41-42
      2.4.2.2 脂肪醇/SiO_2复合相变材料的结构表征  42-43
    2.4.3 脂肪酸、脂肪醇/SiO_2复合相变材料的结晶性能表征  43-45
    2.4.4 脂肪酸、脂肪醇/SiO_2复合相变材料的热性能表征  45-47
    2.4.5 脂肪酸、脂肪醇/SiO_2复合相变材料的热稳定性表征  47-50
  2.5 小结  50-51
3 PEG/SiO_2复合定形PCMs的制备以及性能  51-74
  3.1 前言  51
  3.2 实验部分  51-53
    3.2.1 实验原料及仪器  51-52
    3.2.2 PEG/SiO_2复合定形PCMs的制备工艺  52
    3.2.3 PEG/SiO_2复合定形PCMs的测试及表征  52-53
  3.3 结果与讨论  53-67
    3.3.1 PEG/SiO_2复合定形PCMs的制备方法研究  53-57
      3.3.1.1 PEG/SiO_2材料的制备原理  53-54
      3.3.1.2 PEG/SiO_2材料制备过程中催化剂的选择  54-55
      3.3.1.3 超声辅助酸碱催化溶胶凝胶制备方法对PEG分子量的影响  55-57
    3.3.2 PEG/SiO_2复合定形PCMs的性能  57-67
      3.3.2.1 PEG/SiO_2复合相变材料的定形效果分析  57-59
      3.3.2.2 PEG/SiO_2复合相变材料的FT-IR结构表征  59-60
      3.3.2.3 PEG/SiO_2复合相变材料的结晶性能表征  60-62
      3.3.2.4 PEG/SiO_2材料的热性能表征  62-63
      3.3.2.5 PEG/SiO_2复合相变材料的热稳定性测试  63-66
      3.3.2.6 PEG/SiO_2复合相变材料的微观形貌  66-67
  3.4 PEG/SiO_2定形PCMs的应用基础研究  67-72
    3.4.1 PEG/SiO_2复合定形相变材料的控温性能  67-70
    3.4.2 PEG/SiO_2复合定形相变材料的密度及体积储能密度  70-72
  3.5 小结  72-74
结论  74-75
参考文献  75-80
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  80-81
致谢  81-82

相似论文

  1. 心肌型脂肪酸结合蛋白在急性心肌梗死早期诊断中的价值,R542.22
  2. 氯代甲氧基脂肪酸甲酯的合成及应用研究,TQ414.8
  3. 鸡Δ~6脂肪酸脱氢酶基因启动子区域多态性及基因时空表达的研究,S831
  4. 脂肪酶催化猪油合成Vc脂肪酸酯及其抗氧化活性的研究,TS202.3
  5. 三种水生植物生长对土壤性状和根际氮、磷耗竭的影响,S154.4
  6. 不同海拔地区甘蓝型油菜种子发育过程中油分、脂肪酸积累差异分析,S565.4
  7. PEG诱导的雨生红球藻细胞融合与变异株的筛选,S968.49
  8. 普洱绿茶精粉对反式脂肪酸副作用的保护作用,R285.5
  9. 玉米皮膳食纤维对TFA致高脂血症小鼠血脂调节及抗氧化能力的研究,R589.2
  10. 两个与棉纤维发育相关基因的克隆与鉴定及七个与脂肪酸代谢相关基因的表达分析,S562
  11. 腹内高压兔模型相关指标的测定与肠道屏障功能相关性的研究,R656
  12. ω-3多不饱和脂肪酸在重度颅脑外伤并发肺部感染的临床研究,R651.1
  13. ω-3多不饱和脂肪酸治疗非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的基础与临床研究,R575.5
  14. 青藏高原油菜蜂花粉脂肪酸的提取及分析,S896.4
  15. 低温胁迫对紫花苜蓿根颈膜脂脂肪酸含量的影响,S541.9
  16. 梓木内酯及其类似物和脂肪酸结合蛋白小分子抑制剂的设计、合成及其生物活性研究,R914
  17. AWGN信道条件下基于Raptor Codes的传输与功率控制技术,TN925
  18. 血浆脂肪酸谱与2型糖尿病表型相关性研究：病例对照研究,R587.1
  19. 甘蓝型油菜溶血磷脂酸酰基转移酶基因的克隆和表达,S565.4
  20. 磁性杂多酸催化脂肪酸甲酯环氧化性能研究,TQ414
  21. LDPC码的构造、解码算法研究及硬件实现,TN911.22

中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
© 2012 www.xueweilunwen.com