相变蓄能微胶囊的制备及其影响因素研究

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随着能源问题的加剧,相变蓄能受到越来越多的关注。相变蓄能微胶囊是近年来发展迅猛的一项技术,相变蓄能能缓解能源需求在时间和空间上的不匹配,提高能源的利用率。在纺织行业广泛应用的正十八烷,具备相变潜热大,无毒性,成本低等优点,但存在着固液相变体积变化大,泄漏以及传热差等缺点。将正十八烷微胶囊化能很好的解决上述问题,是近年来研究的热点。因此本课题以正十八烷为芯材,乙二胺-异氰酸酯和三聚氰胺-甲醛预聚体为壁材制备微胶囊,并对微胶囊的制备条件进行了深入研究。   本文从乳状液理论和合成机理着手,深入研究了各种聚合工艺条件对相变材料微胶囊性能的影响。着重探讨了乳化剂种类,乳化剂用量,乳化时间,乳化机转速,搅拌速度,pH值,芯壁比等影响因素对微胶囊的形貌,粒径分布,粒径大小,热稳定性,蓄热量等的影响。对比了单一乳化剂与复合乳化剂的使用,发现同样在均质机和超声振荡下二次分散乳化,使用复合乳化剂所制得的微胶囊分散更均匀,表观形态良好。而且随着乳化剂用量的增加微胶囊的粒径相应减小,当乳化剂用量为8%时,合成的微胶囊分散均匀,粒径较小。当乳化剂用量增加到10%时,发生严重的团聚现象。最佳乳化时间为16min。乳化机转速和搅拌机转速对微胶囊的分散和包覆有很大影响。合适的乳化机转速为9500r/min,搅拌机转速为350r/min。pH值对微胶囊的表观形态和预聚体缩聚反应速度有一定的影响考虑到微胶囊的表观形态及产率,聚合体系的pH值宜控制在5左右。芯材含量对微胶囊的蓄热性能和粒径都影响很大。微胶囊的焓值随芯材含量的增大而增大;当芯材含量达到一定值时,随着芯材含量的提高胶囊的焓值并没有明显的提高。本实验合适的芯材含量为85%左右。本实验所制得的微胶囊残余甲醛含量低至0.32%。
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