十八烷酸相變微膠囊的制備與性能研究.pdf

1、能源問題日漸成為制約經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。儲能技術可用于解決能源在供求在時間和強度上的不匹配，提高使用效率，在太陽能利用、電力調(diào)峰、余熱的回收利用以及工業(yè)與民用建筑采暖與空調(diào)的節(jié)能等領域具有廣泛的應用前景。利用相變材料的相變潛熱來實現(xiàn)能量的儲存和利用，是近年來能源和材料科學領域中一個活躍的研究熱點。 本論文研究了水玻璃硅氧結構壁材包裹十八烷酸有機相變材料制備相變微膠囊的工藝參數(shù)，并進一步研究了其表面強化技術。為探討相變材料在墻體內(nèi)合理

2、利用，建立了相應的傳熱模型和實驗測試平臺，分析了相變—保溫復合結構在反復升降溫下的溫度—時間響應。在微膠囊的制備工藝、表面強化，以及相變材料在墻體結構中的初步應用幾個方面得到了以下主要研究成果： 1.微膠囊的制備工藝和關鍵參數(shù)控制：（1）確定了制備十八烷酸相變微膠囊的基準配比為十八烷酸：水玻璃：鹽酸的質量比為1：1：0.24，分別以化學純和工業(yè)級的十八烷酸為原料可以制備兩種相變微膠囊。結果表明，在沒有特定使用溫度的前提下，完全可以用工業(yè)

3、級的十八烷酸代替化學純原料以提高經(jīng)濟性。（2）將鹽酸和水玻璃均稀釋5倍時即可以很好的控制反應的進程；確定了實驗過程中各物質的加入順序和反應階段；確定了實驗過程中的pH值應盡量控制在10-10.2之間；實驗制備過程中的最佳溫度應控制在70℃。上述條件下可以得到包裹效果較好，粒徑分布均勻的相變微膠囊。（3）加入十八烷酸的20％的少量無水乙醇溶劑時，可以改善微膠囊的包裹性能，相變焓略有提高；但無水乙醇溶劑量超過十八烷酸的60％后會導致十八烷酸

4、微膠囊與水玻璃壁材分布不均勻，易產(chǎn)生相分離現(xiàn)象。 2.微膠囊表面強化技術：（1）用pH=3的鹽酸和醋酸進行浸泡時，十八烷酸鈉會被還原為十八烷酸溶脹，破壞Si—O膜結構包裹效果。本實驗制備的十八烷酸相變微膠囊不能用pH較低（pH=3）的酸溶液浸泡進行表面強化。（2）在采用Fe3+對微膠囊表面進行改性時，由于與壁材反應程度較高，反而造成了一定的破壞；而采用Al3+改性時，可以對表面進行有效增強。（3）在采用Ca2+對微膠囊表面改性時，Ca2

5、+與微膠囊中心裸露在外的十八烷酸反應生成了十八烷酸鈣作為壁材的有效補充，表面強化效果較好。 3.相變材料在墻體節(jié)能中的初步應用：（1）設計了一維條件下相變—保溫復合結構的溫度—時間響應測試平臺。在實驗條件下，PCM在中間位置時系統(tǒng)升溫和降溫時間由標準實驗的50 min和100 min延長至600 min和600 min左右，熱惰性最高；最內(nèi)層的溫度—時間響應曲線顯示的蓄熱保溫效果也最好。并對結果作了熱電模型分析。（2）設計了三維