十八烷酸相变微胶囊的制备与性能研究

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1、武汉理工人学硕+学位论文摘要摘要能源问题日渐成为制约经济发展的瓶颈。储能技术可用于解决能源在供求在时间和强度上的不匹配，提高使用效率，在太阳能利用、电力调峰、余热的回收利用以及工业与民用建筑采暖与空调的节能等领域具有广泛的应用前景。利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，是近年来能源和材料科学领域中一个活跃的研究热点。本论文研究了水玻璃硅氧结构壁材包裹十八烷酸有机相变材料制备相变微胶囊的工艺参数，并进一步研究了其表面强化技术。为探讨相变材料在墙体内合理利用，建立了相应的传热模型和实验测试平台，

2、分析了相变．保温复合结构在反复升降温下的温度．时间响应。在微胶囊的制备工艺、表面强化，以及相变材料在墙体结构中的初步应用几个方面得到了以下主要研究成果：1．微胶囊的制备工艺和关键参数控制：(1)确定了制备十八烷酸相变微胶囊的基准配比为十八烷酸：水玻璃：盐酸的质量比为1：1：O．24，分别以化学纯和工业级的十八烷酸为原料可以制备两种相变微胶囊。结果表明，在没有特定使用温度的前提下，完全可以用工业级的十八烷酸代替化学纯原料以提高经济性。(2)将盐酸和水玻璃均稀释5倍时即可以很好的控制反应的进程；确定了实

3、验过程中各物质的加入顺序和反应阶段；确定了实验过程中的pH值应尽量控制在10-10．2之间；实验制备过程中的最佳温度应控制在70℃。上述条件下可以得到包裹效果较好，粒径分布均匀的相变微胶囊。(3)加入十八烷酸的20％的少量无水乙醇溶剂时，可以改善微胶囊的包裹性能，相变焓略有提高；但无水乙醇溶剂量超过十八烷酸的60％后会导致十八烷酸微胶囊与水玻璃壁材分布不均匀，易产生相分离现象。2．微胶囊表面强化技术：(1)用pH=3的盐酸和醋酸进行浸泡时，十八烷酸钠会被还原为十八烷酸溶胀，破坏Si．O膜结构包裹效果

4、。本实验制备的十八烷酸相变微胶囊不能用pH较低(pH=3)的酸溶液浸泡进行表面强化。(2)在采用Fe3+对微胶囊表面进行改性时，由于与壁材反应程度较高，反而造成了一定的破坏；而采用A13+改性时，可以对表面进行有效增强。(3)在采用Ca2+对微胶囊表面改性时，Ca2+与微胶囊中心裸露在外的十八烷酸反应生成了十八烷酸钙作为壁材的有效补充，表面强化效果较好。武汉理工大学硕士学位论文摘要3．相变材料在墙体节能中的初步应用：(1)设计了一维条件下相变．保温复合结构的温度．时间响应测试平台。在实验条件下，PC

5、M在中间位置时系统升温和降温时间由标准实验的50min和100min延长至600min和600min左右，热惰性最高；最内层的温度．时间响应曲线显示的蓄热保温效果也最好。并对结果作了热电模型分析。(2)设计了三维周期性温度变化环境下相变．保温复合结构的温度一时间响应测试平台。测试结果表明采用PCM材料取代中间层EPS板后，其内部最高温度降低了17℃，同时这种保温．相变复合系统内部降温总时间达到1000min，系统热惰性显著提高。关键词：相变微胶囊，水玻璃，十八烷酸武汉理工大学硕七学位论文英文摘要Ab

6、stractEnergyresourcecrisisbecameaseriousrestrictiontoeconomicdevelopment．Energystoragetechnologycanusedtosolvetheout—tune-problemofpowersupplyandneed．TIlistechniquehasaperspectiveusageinmanyfieldssuchassolarenergyutilization，electricalpeakadjusting，was

7、teheatrecyclingandair-conditionerenergystorageforindustrialandcivilbuildingsandsoon．Recentlyitbecomeaactiveadvancingresearchdirectiontostudyphasechangematerialwitha1atentheatwhichcanstoreanduseenergytoincreasepowere伍ciencyandexploitrenewableenergy．This

8、Papel"mainlystudyhowtooptimizethetechniquetowrapstearicacidwithsilicon．oxygenstructureinwater91asstoproducecore．shell．structuredPCM．Andhowtostrengthenitssurfacehasalsobeenstudied．Athermalmodelandaexperimentplatformhavebeenestablishedtoa