无机芯微胶囊相变储能材料热物性研究.doc

中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123030
无机芯微胶囊相变储能材料热物性研究
王婷玉,黄金*
(广东工业大学材料与能源学院,广东广州 510006)
(Tel:020-39322715, Email:huangjiner@)
摘要运用悬浮聚合—溶剂挥发法将无机水合盐相变材料(芯材)包覆在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)高分子聚合物(壁材)中形成无机芯相变储能微胶囊。采用相差显微镜观察了芯壁比、聚合时间、聚合温度对微胶囊表观形态的影响;扫描电镜(SEM)表征了超声波功率对微胶囊粒径大小的影响;差示扫描量热仪(DSC)表征了不同有机溶剂对微胶囊相变温度及相变潜热的影响。实验结果表明,改性PMMA能将芯材七水合磷酸氢二钠(Na2HPO4·7H2O)良好包封,微胶囊形貌质量好,分散效果好,粒径分布较窄,。当选用甲苯和丙酮作为有机溶剂,:1时,℃。
关键词微胶囊,相变储能材料,悬浮聚合—溶剂挥发法,水合盐,聚甲基丙烯酸甲酯
0 前言
能量的储存技术在节约能源和提高能源利用率上扮演十分重要的角色。因为自然界中许多能源不可再生,短期几个小时的能量储存在许多应用中至关重要,而长期的能量储存在某些应用领域也是需要的[1]。基于相变储能材料(Phase Change Materials, PCMs)清洁、高效和可循环使用等特点,相变储能技术成为当前常用的储能方法。在实际应用中以PCMs的固—液相变应用较多[2]。为了防止固—液相变过程中的液体渗漏、体积膨胀、有腐蚀性、热稳定性差等问题,相变储能材料微胶囊化技术在近些年得到了广泛的关注[3]。微胶囊能够通过壳材的隔断,减少芯材相变材料与外界环境间的反应,同时防止相变过程中微胶囊体积的变化[4]。
微胶囊制备技术起源于20世纪50年代,在70年代中期得到迅猛发展,悬浮聚合法、溶剂挥发法在此得到了一定的研究。P. Chaiyasat等将一定比例的二乙烯苯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸甲酯等单体,与正十六烷和引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)分散在PVA水溶液中,通过SPG膜分散制成乳液,氮气保护下70℃维持24h,得到正十六烷/二乙烯苯-丙烯酸甲酯微胶囊[5]。法国的Fabien salaün等利用溶剂挥发法,讨论了不同溶剂对微胶囊制备的影响,并利用甲苯和氯仿作为有机溶剂,%并且分布均匀的Na2HPO4·12H2O/聚氨酯微胶囊[6]。刘太奇等以CaCl2·6H2O为芯材,将PMMA溶解在乙酸乙酯中,采用高速乳化和溶剂挥发法,制备出无机芯相变储能微胶囊[7]。
由于无机水合盐及其共晶盐存在严重的过冷和相分离两大难题,从而限制了其作为相变储能材料的应用。利用微胶囊化技术,将无机水合盐相变材料包裹在囊材中,可显著降低其过冷和相分离现象,一方面,微胶囊内壁的高比表面积为提高芯材水合盐的成核速率创造了条件,从而降低其过冷度,另一方面,微胶囊的狭小空间对水合盐可能发生的相分离加以限制,克服相分离现象的发生。
1实验部分
试剂
十二水合磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)、丙烯酸乙酯(EAA)、硬脂酸、过氧化二苯甲酰(BPO)、聚丙烯酸钠、span80,天津大茂化学试剂有限公司