石蜡微胶囊的制备及改性研究

论文摘要

相变储能材料是节能环保领域里很有潜力的一类材料,正在得到广泛的关注和研究改进。但目前这类材料在应用方面受到种种限制。本文旨在开发应用于中温环境里的环保建筑方面的相变材料微胶囊,以拓宽相变材料的应用范围。本论文以脲醛树脂为囊壁,氯化铵为固化剂,采用原位聚合法包覆了常温下为液/固态的石蜡,合成了相变储能微胶囊,借用偏光显微镜（POM）观察了调酸过程中的微胶囊形成状态,采用傅里叶红外光谱仪（FTIR）分析了微胶囊的化学结构、用差示扫描量热仪（DSC）研究了微胶囊的储热性能、用扫描电子显微镜（SEM）表征了微胶囊的表观形貌和微观状态、用热失重分析仪（TGA）评价了微胶囊的热稳定性。使用溶胶-凝胶法对微胶囊进行表面改性,并用硅烷偶联剂改性复合Si02溶胶。采用傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪和扫描电子显微镜分析了改性微胶囊的化学结构、储热性能和微胶囊改性前后的表观形貌及分散状态,并运用高度法测试了改性微胶囊的亲水性。将相变储能微胶囊添加到水泥、涂料中制成建筑复合材料进行了应用实验研究。采用傅里叶红外光谱仪分析了建筑复合材料微胶囊的化学结构,通过差示扫描量热仪和扫描电子显微镜表征了建筑复合材料微胶囊的储热性能、表观形貌及微观状态。结果表明：（1）该相变储能材料的制备方法可有效包覆石蜡形成微胶囊,其形貌规则完整,在相态变化时具有较好的储存和释放能量的能力及热稳定性,各因素如芯壁比、乳化剂种类和用量、酸化条件、油/水相比和氯化铵的加入浓度对合成微胶囊的性能均有一定的影响。（2）通过溶胶-凝胶法与硅烷偶联剂改性相结合,可提高微胶囊的亲水性、无机相容性和致密性,并改善复合微胶囊粒子的分散程度。该法制备的微胶囊可以用来设计和发展新型环境友好建筑材料。（3）该相变微胶囊材料与建筑基材相容性良好,得到的复合建材储热能力较佳,在节能领域有广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 概述
• 1.2 相变储能材料
• 1.2.1 储热材料
• 1.2.2 相变储热材料
• 1.3 微胶囊型相变储热材料
• 1.3.1 芯材和壁材的选择
• 1.3.2 微胶囊型相变储热材料的制备方法
• 1.4 相变储能微胶囊材料的应用
• 1.5 本论文研究的目的与意义
• 2 石蜡微胶囊的合成与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原理
• 2.2.2 实验药品
• 2.2.3 实验仪器
• 2.2.4 相变储能微胶囊的合成
• 2.2.5 微胶囊性能测试和表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 微胶囊的红外光谱分析
• 2.3.2 微胶囊的DSC分析
• 2.3.4 微胶囊的表面形貌表征
• 2.3.5 微胶囊的热稳定性分析
• 2.3.6 微胶囊的粒度分布
• 2.4 小结
• 3 包覆石蜡微胶囊合成的影响因素
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 包覆固体石蜡微胶囊的合成工艺条件
• 3.3.2 包覆液体石蜡的微胶囊的合成工艺条件
• 3.4 小结
• 4 石蜡微胶囊相变材料的改性研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原理
• 4.2.2 实验药品
• 4.2.3 实验仪器
• 4.2.4 改性微胶囊的合成
• 4.2.5 改性微胶囊性能测试和表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 导热改性
• 4.3.2 改性微胶囊的红外光谱分析
• 4.3.3 改性微胶囊的XPS分析
• 4.3.4 改性微胶囊的DSC分析
• 4.3.5 改性微胶囊的热稳定性表征
• 4.3.6 改性微胶囊的表面形貌表征
• 4.3.7 改性微胶囊的亲水性表征
• 4.4 小结
• 5 微胶囊相变材料的应用
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验药品
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 储能建筑材料的制备过程
• 5.2.4 储能建材性能测试和表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 微胶囊及微胶囊掺混建材的表面形貌表征
• 5.3.2 微胶囊掺混建材的储热性能表征
• 5.4 小结
• 6 结论
• 7 展望
• 8 参考文献
• 9 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 10 致谢