相变微乳液及定形低共熔相变材料的制备与性能研究

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随着经济发展,能源问题已成为制约发展的瓶颈,新能源的开发及提高能源利用率成为解决危机的重要手段。相变材料利用自身相变过程,吸收环境中的热(冷)量,实现控制温度和节能的目的。以月桂酸、癸酸、十四醇和癸酸-月桂酸作为油相,采用Span60和Tween80复配作为表面活性剂制备了相变微乳液。通过相图分析的方法研究了Km(助剂和表面活性剂质量比)和助表面活性剂种类对微乳液形成的影响。测定了微乳液的粒径、热物性、稳定性、粘度和微观形貌。结果表明微乳液是流动性好的均一透明液体,粒径分布在100nm左右,与单一流体相比具有较高的相变焓。TEM测试显示,液滴分散均匀。制备的微乳液相图面积相对较大,因此微乳液的配比选择较多。油相种类不变,采用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为表面活性剂制备了离子型相变微乳液。测定了微乳液的粒径、热物性、稳定性、粘度和微观形貌。结果表明微乳液的粒子大小在50nm下,分散度较小。微乳液外观澄清透明,而且粘度非常低,流动性很好。TEM结果显示微乳液粒子有核壳结构,无团聚现象。在经过离心和低温贮藏后,仍然保持澄清,有良好的稳定性,它的应用领域范围比较广.选用了适宜相变温度的脂肪醇和脂肪酸制备低共熔相变材料。根据施罗德公式初步估算了低共熔物的相变温度和组成,在此组成附近采用步冷曲线法实验进一步确定其低共熔物的组成。最终DSC测试表明十八醇-月桂酸(SA-LA)、十八醇-十四酸(SA-MA)和十八醇-棕榈酸(SA-PA)的相变温度分别为39.22℃,44.84℃,47.68℃;相变焓分别为178.8J/g,179.6J/g,155.4J/g,相变组成摩尔配比分别为SA:LA=0.265:0.735,SA:MA=0.424:0.576,SA:PA=0.503:0.497。用制备的SA-LA、SA-MA和SA-PA作为相变材料,以NaY分子筛为基体,在真空吸附条件下制备了三种定形相变材料。DSC测试表明SA-LA/分子筛、SA-MA/分子筛和SA-PA/分子筛的相变温度分别为36.58℃、41.91℃和47.44℃,相变焓分别为52.5J/g、48.71J/g和41.06J/g,ESEM结果表明基体和相变材料之间结合非常良好。红外和XRD图谱分析表明两者之间为物理结合,形成定形材料后相变材料的热物性变化不大。TGA结果表明分子筛能为相变材料提供一层物理保护,提高了其稳定性。同时进行了传热性能测试,分子筛的添加提高了相变材料的导热性能。
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