定形相變材料-研制及熱性能分析

1、定形相變材料-研制及熱性能分析            摘要 本工作研制了一組定形相變材料，這們分別采用不同的支撐材料，有聚乙烯、聚丙烯、橡膠等，所用芯材石蠟熔點(diǎn)也不同，分析了復(fù)合材料的均勻性，對定形相變材料中石虹的摻混比進(jìn)行了討論，并采用電子掃描顯微鏡、DSC差示掃描量熱儀等儀器對其理化結(jié)構(gòu)及熱性能進(jìn)行了分析。該類材料的研制成功有望成為電蓄熱地板采暖用的關(guān)鍵材料，為開發(fā)具有中國特色的環(huán)保采暖方式提供幫助。關(guān)鍵詞 定形相變材料 貯能 石蠟1 引言利用相變材料的相轉(zhuǎn)變潛熱或蓄冷，

2、溫度變化小、蓄能密度大，在太陽能利用、工業(yè)余熱和廢熱回收及建筑采暖和空調(diào)節(jié)能等領(lǐng)域有著廣闊應(yīng)用前景1。傳統(tǒng)的固液相變貯能材料在實(shí)際應(yīng)用中，都需用容器封裝，增加了傳熱時相變材料與外部傳熱介質(zhì)間的熱阻，降低了傳熱效率，且增加了封裝成本。定形相變材料是由相變材料和高分子支撐和封裝材料組成的復(fù)合貯能材料，由于高分子囊材的微封裝和支撐作用，作為芯材的相變材料發(fā)生固液相變時不會流出，且整個復(fù)合材料即使在芯材熔化后也能保持原來的形狀不變并且有一定的強(qiáng)度。該類材料有以下優(yōu)點(diǎn)：無需封裝，不泄漏，從而減小了封裝成本和難度，并減小了相變材料和傳熱流體間熱阻。該類材料在建筑暖通空調(diào)領(lǐng)域及建筑材料領(lǐng)域有著較為廣闊的應(yīng)用

3、前景。Inaba教授2較早研究了高密度聚乙烯和熔點(diǎn)54的石蠟體系混成的定形相變材料的熱物理性質(zhì)，石蠟摻混比例為74wt%。葉宏等人3也對石蠟和高密度聚乙組成的定形相變材料進(jìn)行了研究，他們用幾種高密度聚乙烯和熔點(diǎn)在58左右的精煉和半精煉石蠟作為原料，石蠟在定形相變材料中所占比例為75wt%。法國的Xavier Py等人4制備了石蠟-膨脹石墨定形相變材料，并研究了體系的熱物理性能，石蠟摻混比例為65wt%95 wt%。華南理工大學(xué)的肖敏等人5研究了石蠟和熱塑彈性體SBS組成的復(fù)合相變材料在加入石墨后熱傳導(dǎo)性能的提高，他們加入的石蠟含量在20 wt%80 wt%范圍內(nèi)。定形相變材料研制中多以高密度聚

4、乙烯、SBS或石墨為支撐材料，石蠟為相變材料，對定形相變材料的均勻性分析不夠，對支撐材料類型及石蠟摻混比對定形相變材料材料性能的影響討論不夠充分。本工作應(yīng)用不同熔點(diǎn)的石蠟和一些高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯及橡膠作原料，研制出一些定形相變材料。對材料的均勻性進(jìn)行了分析，并對相變材料的的摻混比進(jìn)行了討論。用DSC差示掃描量熱儀和電子掃描顯微鏡等儀器對材料進(jìn)行一些結(jié)構(gòu)和熱性能方面的分析研究，其中應(yīng)用低壓聚乙烯和石蠟共混，石蠟所占比例最高達(dá)到90wt%。2 實(shí)驗(yàn)21 實(shí)驗(yàn)試劑切片石蠟，熔點(diǎn)4850；半精煉石蠟，熔點(diǎn)5658，5860，6062；精煉石蠟，5860；低壓聚乙烯，J-0；高壓聚乙烯1L2A；高壓聚乙烯，1F7B。22 實(shí)驗(yàn)儀器平板硫化儀、DSC2910差示掃描量熱儀、橡膠塑料實(shí)驗(yàn)機(jī)、SF-11型塑料粉碎機(jī)、電子掃描顯微鏡。23 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容首先用不同熔點(diǎn)的石蠟和低壓聚乙烯共混形成定形相變材料，然后采用不同種類的高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯以及SEBS作為支撐材料制備出不同的定形相變材料，對它們的性能進(jìn)行了研究分析。對定形相變材料進(jìn)行DSC測試，升溫速率5/min。對