高吸油树脂基相变材料的制备及性能研究

论文摘要

近年来,随着能源问题的加剧,能源利用现在已经成为全球关注的热点问题之一。利用相变材料的潜热,可以有效地吸收环境热量,调节环境温度,达到节约能源和提高环境舒适度的目的。因此,相变蓄能受到越来越多的关注。本论文旨在开发一种高吸油树脂基相变材料以解决当前资源浪费及环境压力等问题。通过悬浮聚合方法研制出一系列高吸油树脂,以相变材料石蜡油为测试溶剂分别测试树脂的吸油性和保油性。实验结果表明,所制得的多孔性长链丙烯酸酯系树脂的吸油率和保油率最高,即此种树脂的吸油性能和保油性能最佳；通过界面聚合方法,对吸石蜡油后的树脂进行表面包裹,以包裹率为依据考察研究实验效果,最终制得储放热性能良好的颗粒状复合定形相变材料。本论文对颗粒状复合定形相变材料的制备工艺和储热性能进行了首次研究,开创了制备相变材料的新领域。本课题内容主要分有两个方面,一是合成高吸油树脂；二是对饱和吸油后的树脂进行表面包裹。课题的关键性工作是合成高吸油性树脂。实验以丙烯酸十八酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯为主要聚合单体,探讨了单体种类、单体配比、交联剂、引发剂、分散剂等因素对吸油性能的影响,分别制得短链酯丙烯酸酯系高吸油树脂和长链酯丙烯酸酯系高吸油树脂,并分别对其进行吸油和保油性能测试,最终制得吸油性和保油性良好的高吸油树脂；借用光学显微镜观察树脂吸油前后的形态变化,用DSC和TG分别考察树脂吸油前后的热性质。结果表明：所制得吸油树脂对石蜡的最大吸附量可达9.8501g/g,吸油树脂体积较吸油前增大近三倍,保油率在90%以上,其相变焓为105.6J/g。为下一步进行界面包裹制备保油率高和重复应用型贮能树脂奠定了基础。实验采用界面聚合法对吸油树脂进行表面包裹,包裹材料采用在蜡油中加入异氰酸酯,浸渍液体中加入活性氨的方法,在粒子界面成膜成壳。异氰酸酯与活性氨有较强的反应活性,可以很容易的在粒子界面发生反应形成憎油性的外壳。分别研究了甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙二胺配比及用量、搅拌速度、反应时间和反应温度对吸油树脂包裹率的影响。采用环己烷淋洗法测定了树脂的包裹率,并用DSC和TG分别考察树脂包裹前后对复合定形相变材料热性质的影响。结果表明：复合定形相变材料的包裹率可高达97%以上,其相变焓为98.4J/g。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• 1.1 引言
• 1.2 相变材料
• 1.2.1 相变材料的研究现状
• 1.2.2 相变材料的应用
• 1.2.3 潜热式相变材料的分类
• 1.2.4 相变材料的封装技术研究
• 1.3 现存的问题及本课题的提出
• 1.4 高吸油树脂
• 1.4.1 高吸油树脂简介
• 1.4.2 高吸油性树脂的吸油理论及特点
• 1.4.3 高吸油树脂的研究状况
• 1.4.4 高吸油树脂的种类
• 1.5 本论文的研究内容及创新点
• 1.5.1 选题背景
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 技术创新性论述
• 第二章 丙烯酸短链酯高吸油树脂的制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验用主要仪器设备及原料
• 2.2.2 丙烯酸短链酯高吸油性树脂的制备
• 2.2.3 吸油树脂吸油性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 吸油树脂合成对性能的影响
• 2.3.2 性能测试
• 2.4 本章小结
• 第三章 交联剂和致孔剂对丙烯酸酯系
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验主要仪器设备及原料
• 3.2.2 多孔高吸油树脂的合成实验
• 3.2.3 吸油树脂吸油性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 交联剂1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯对树脂吸油率的影响
• 3.3.2 两种交联剂的对比实验
• 3.3.3 致孔剂对树脂吸油性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 多孔性长链丙烯酸酯系高吸油树脂的制备
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验主要仪器设备及原料
• 4.2.2 多孔性长链丙烯酸酯系高吸油树脂的合成实验
• 4.2.3 吸油树脂吸油性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 单体配比对树脂吸油性能的影响
• 4.3.2 交联剂用量对树脂吸油性能的影响
• 4.3.3 丙烯酸丁酯对树脂吸油性能的影响
• 4.3.4 致孔剂乙酸乙酯对树脂吸油性能的影响
• 4.3.5 性能测试
• 4.4 本章小结
• 第五章 对吸油树脂进行表面包裹的方法探讨
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验方法设计
• 5.2.3 试剂与原料
• 5.2.4 实验步骤及包裹材料的形成机理
• 5.2.5 性能测试及其表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 单体配比及用量对包裹率的影响
• 5.3.2 搅拌速度对包裹率的影响
• 5.3.3 反应时间对包裹率的影响
• 5.3.4 产品的热稳定性
• 5.3.5 DSC热性能分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 论文结论与今后工作展望
• 6.1 论文主要结论
• 6.2 今后工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文