相变材料微胶囊的研制及其在建筑节能领域的应用

【摘要】：近年来,人们对建筑节能的研究日趋重视,其中将相变材料应用于建材行业可以减缓能源的供求之间在时间和速度上的不匹配程度,有效降低建筑能耗。随着高分子合成技术的发展,合适的微胶囊壁材的获得以及生产工艺的简单化,使相变材料储存主要以微胶囊形式出现。本文采用微胶囊化技术,包覆一种相变复合材料,制备相变材料微胶囊并对其性能进行研究。 以蜜胺树脂树脂为壁材,采用原位聚合法包覆一种相变点为24℃,相变焓为225J/g的相变材料制备相变材料微胶囊。利用激光粒度分布仪、SEM、DSC分别研究微胶囊的粒径分布、表面形貌以及热性能。实验结果表明:乳化转数在2500—3000r/min时微胶囊粒径分布均匀,表面光滑;微胶囊的包覆率随分散剂浓度增加而下降,随囊芯比增加而增加,而随乳化转数增加而波动,呈现先增加而后降低的趋势。 建立了微胶囊囊芯释放动力学模型,采用752型紫外分光光度计对微胶囊释放性进行研究。研究表明:分散剂浓度、乳化转数、乳化时间、囊芯比和反应时间对相变材料微胶囊释放性有重要的影响,其变化规律性为:释放速率随分散剂浓度、乳化转数的增加而增大;随乳化时间的延长而增加;而随囊芯比的增加和反应时间的延长而下降。 通过改变三聚氰胺和尿素质量比对微胶囊壁材致密性进行研究。采用TGA技术测得微胶囊壁破裂时温度,应用SEM观察微胶囊受力后的形貌,对其强度进行评价。采用752型紫外分光光度仪对微胶囊壁释放性进行表征。实验结果表明:当尿素质量为反应总单体质量20%时,与不加尿素相比,微胶囊热失重温度大约提高30℃,可以承受6.0MPa压力而不破损,并且释放性并不增加。 对微胶囊的储热调温功能进行了研究,微胶囊包覆相变材料后相变点变化不大,相变储热明显并且储热具有一定的可逆性。对微胶囊调温储热效果进行理论计算,表明微胶囊的理论最大节能效果为68%。 【关键词】：微胶囊 相变材料 原位聚合 包覆率 释放性 强度 建筑节能
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TB34
【目录】：

• 第一章 绪论10-24
• §1-1 引言10-11
• §1-2 相变材料微胶囊的研究11-12
• 1-2-1 相变材料微胶囊的研究进展11
• 1-2-2 相变材料微胶囊的工作原理11-12
• §1-3 相变材料微胶囊芯材的选择12-16
• 1-3-1 相变材料的特性13-14
• 1-3-2 相变材料类型14-16
• §1-4 相变材料微胶囊壁材的选择16-18
• §1-5 相变材料微胶囊的制备方法及原理18-20
• 1-5-1 界面聚合法18-19
• 1-5-2 原位聚合法19-20
• 1-5-3 凝聚法20
• §1-6 相变材料微胶囊的应用20-22
• 1-6-1 相变材料微胶囊在建材领域的应用20-21
• 1-6-2 相变材料微胶囊在纺织业的应用21-22
• 1-6-3 其他应用22
• §1-7 研究的目的及意义22-24
• 第二章 原位聚合法制备相变材料微胶囊及其包覆率的研究24-40
• §2-1 引言24
• §2-2 实验部分24-29
• 2-2-1 实验原理24-27
• 2-2-2 实验原料与实验仪器27-28
• 2-2-3 微胶囊的制备过程28
• 2-2-4 测试与表征28-29
• §2-3 结果与讨论29-39
• 2-3-1 微胶囊的表面形貌29
• 2-3-2 微胶囊的红外光谱分析29-30
• 2-3-3 微胶囊的热分析30-31
• 2-3-4 不同分散剂对微胶囊形貌影响31-32
• 2-3-5 微胶囊的粒径及其分布32-35
• 2-3-6 固化剂滴定速度对微胶囊形貌影响35
• 2-3-7 微胶囊包覆率及其影响因素35-39
• §2-4 本章小结39-40
• 第三章 相变材料微胶囊的释放性能研究40-52
• §3-1 引言40-42
• 3-1-1 微胶囊释放原理40-42
• §3-2 实验部分42
• 3-2-1 实验原料42
• 3-2-2 实验仪器42
• 3-2-3 微胶囊的制备方法42
• 3-2-4 微胶囊芯材吸光度的测试方法42
• 3-2-5 相变材料微胶囊吸光度的测定42
• §3-3 结果与讨论42-51
• 3-3-1 分散剂浓度对相变材料微胶囊释放性能的影响43-44
• 3-3-2 乳化转数对相变材料微胶囊释放性能的影响44-46
• 3-3-3 乳化时间对相变材料微胶囊释放性能的影响46-47
• 3-3-4 囊芯比对相变材料微胶囊释放性能的影响47-49
• 3-3-5 反应时间对相变材料微胶囊释放性能的影响49-51
• §3-4 本章小结51-52
• 第四章 相变材料微胶囊改性研究52-61
• §4-1 引言52
• §4-2 实验部分52-54
• 4-2-1 合成原理52-53
• 4-2-2 实验原料与实验仪器53
• 4-2-3 微胶囊的制备过程53-54
• 4-2-4 测试与表征54
• §4-3 结果与讨论54-60
• 4-3-1 微胶囊的表面形貌54-55
• 4-3-2 微胶囊的红外光谱分析55-56
• 4-3-3 微胶囊的释放性能56-57
• 4-3-4 微胶囊的强度57-60
• §4-4 本章小结60-61
• 第五章 相变材料微胶囊节能储热效果及实际应用的研究61-77
• §5-1 引言61
• §5-2 实验部分61-67
• 5-2-1 相变材料微胶囊DSC分析61-63
• 5-2-2 含相变材料微胶囊墙体材料的制备63-65
• 5-2-3 微胶囊调温效果实验65-67
• §5-3 微胶囊节能理论计算67-73
• 5-3-1 相变材料微胶囊用量计算67-72
• 5-3-2 相变材料微胶囊节能效果计算72-73
• §5-4 设备选型73-76
• 5-4-1 分散器工业放大设计计算73-76
• §5-5 本章小节76-77
• 第六章 结论77-79
• 参考文献79-84
• 致谢84-85
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果85

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