近年来,国内外热能贮存和温控领域技术需求持续升温,石蜡相变复合储能材料基础和应用研究已然成为技术热点。石蜡相变复合储能材料是将石蜡封装在规则形状或相对定形载体的孔结构中,在相变过程中利用石蜡的相变潜热贮存和释放热量的功能性材料。本文围绕石蜡相变复合储能材料容量、热效率及热稳定性开展了深入系统研究,利用石蜡分子结构特征,采用减压发汗方式制备潜热值高,高熔点的相变储能石蜡(感温蜡),然后分别以硬质聚氨酯泡沫、聚氨酯/环氧树脂、粉煤灰为载体,不同熔点的石蜡作为相变材料,考察不同封装方法对石蜡定形相变复合储能材料密封性的影响,进而对其热容量、热效率及热稳定性等展开研究,最后利用自制的相变蓄热小屋、相变调温路面单元、太阳能蓄热水箱,考察石蜡定形相变储能复合材料的蓄热调温效果,解决了复合材料存在的潜热容量低、热效率低、稳定性差以及在石蜡液体渗漏流淌等问题。第二章采用减压发汗方法制备高潜热值的高熔点石蜡。首先利用自制减压发汗强制分离装置,摸索出适合生产高熔点、窄馏分石蜡的减压发汗分离工艺参数,采用TGA、GC、FT-IR、XRD、DSC等对分离产物进行理化性能分析,最后在蜡式节温器上考察70℃蜡的应用效果。结果表明:减压发汗方法可以增强发汗过程的传质效率,明显提高正构烷烃含量22.06%,收窄碳数分布6%;减压发汗较普通发汗有效降低产物中油含量55%以上,因此,可以用于生产70℃左右高熔点蜡,并提高产品收率6%以上;ΔT MaxΔL%在7℃以上的高熔点蜡完全符合汽车发动机水箱节温器要求。第三章制备硬质聚氨酯泡沫塑料定型封装石蜡复合材料(简称PU-PCM),研究了新材料理化性能,考察其在相变蓄热小屋的应用效果。在聚氨酯泡沫塑料中添加相变材料组分,使其增强调温功能,对PU-PCM的微观结构、化学结构、热力学性能进行表征分析,利用自建石蜡相变蓄热小屋考察了PU-PCM的恒温效果。结果显示,石蜡通过范德华力被牢牢锁定在聚氨酯硬泡沫的蜂窝状孔结构中,表观密度由0.035 g/cm~3增加到0.093 g/cm~3;石蜡加入量为15%的时,PU-PCM热容量最大,且不会渗漏;在蓄热小屋外墙体温度变化时,添加15%石蜡的PU-PCM墙体可延缓温度变化1.4℃/h,室内的温差始终保持在2℃以内,热舒适性显著提高,节能效果明显。第四章开展了聚氨酯/环氧树脂体系与石蜡相变材料合成的工艺研究,合成出具有聚氨酯/环氧树脂三元复合石蜡相变材料(简称PUEP-PCM),将其作为沥青改性剂以及相变防冻桥面或路面控温复合板的主要材料开展应用研究,考察了加入PUEP-PCM改性剂后沥青的物理性能以及沥青路面融冰雪的热性能差异。实验分析结果表明,石蜡能够均匀分散在聚氨酯/环氧树脂形成的三元复合结构中,分散后相变材料石蜡及其复合材料的化学性质稳定;添加PUEP-PCM改性剂的沥青保持了三元复合聚合物的热失重规律。PUEP-PCM无漏液现象,被很好的封存在三元复合聚合物中,改性剂使沥青的软化点上升40℃、针入度下降5.8 mm、减缓延度降低50%,延长了修补路面的使用寿命;加入PUEP-PCM的路面和桥面28天抗压强度和抗折强度分别达到55.1 MPa和6.55 MPa,结构弹性和韧性达到要求;复合防冻路面板使路面温度提升2.3摄氏度,有效提升了道路表面防冻抗滑性能。第五章考察电厂废弃物粉煤灰酸碱改性效果,研究共混吸附法合成石蜡/粉煤灰复合相变材料的技术路线,使用FT-IR、差示扫描量热仪DSC、孔结构BET等方法,分析了材料的化学结构、热性能、孔道结构等,考察了该材料在太阳能相变蓄热水箱的应用效果。实验和表征结果说明,粉煤灰经过改性处理后,孔容从0.11 cm~3/g增加到0.32 cm~3/g,增加200%倍;石蜡能够较好的分散在改性粉煤灰的多孔结构中,且复合材料及石蜡的热稳定良好;填装70%石蜡/粉煤灰复合相变储能材料的水箱比同规格普通水箱可持续恒温多5 min,释放有效能多3 MJ,家庭生活用热应用前景良好。