聚乙二醇/二醋酸纤维素-g-聚乙二醇单甲醚相变储能材料的制备及研究

被引量 : 14次 | 上传用户:giaobiao123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
相变储能是最有效的储热方式之一。基于相变材料熔化和凝固过程的相变潜热储能系统适用于太阳能加热、电力的“削峰填谷”、热能回收。相变材料是开发相变储能系统的前提,因而相变材料的研究一直是这一领域中心课题之一。功能性纤维的开发和研制是为了满足特殊的用途和需要。其中,具有热储能作用的相变纤维是重要的发展方向之一。相变纤维可应用于军事和民用的各个领域。论文主要分为四部分,第一部分是聚乙二醇单甲醚(MPEG)通过与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)反应制备端基带有活性异氰酸酯基团(—NCO)的IPDI—MPEG和TDI—MPEG以及IPDI与MPEG的反应动力学研究,第二部分是通过IPDI—MPEG或者TDI—MPEG与二醋酸纤维素(CDA)反应,合成具有固—固相变特性的梳状接枝聚合物,第三部分是对三种复合体系热性能的研究:不同种类的纯接枝共聚物之间复合体系、聚乙二醇(PEG)与未提取除去MPEG衍生物的粗接枝共聚产物物复合体系及聚乙二醇与纯接枝共聚物复合体系,第四部分是对聚合物体系丙酮溶液的溶液性质研究及相变纤维成形。在第一部分工作中,以IPDI和TDI分别与重均分子量为2000的聚乙二醇单甲醚(MPEG2000)和重均分子量为5000的聚乙二醇单甲醚(MPEG5000)反应,生成以下四种端基带有活性—NCO基团的物质:IPDI—MPEG2000、IPDI—MPEG5000、TDI—MPEG2000和TDI—MPEG5000,采用红外光谱(IR)和凝胶渗透色谱(GPC)对物质结构进行了表征,使用二正丁胺法研究了IPDI与MPEG的反应动力学,IPDI与MPEG反应主要生成两种产物:目标产物单氨酯IPDI—MPEG和副产物二氨酯IPDI-(MPEG)2,实验结果表明,反应是一个二级反应,在—NCO基团与羟基(—OH)基团的初始投料比r=1.1、40℃、无催化剂、反应时间应在120—180min之间条件下,可以得到目标产物IPDI—MPEG,增大或减小r值、提高反应温度、使用催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL)或增加反应时间,反应均朝IPDI-MPEG生成IPDI-(MPEG)2方向进行。在第二部分工作中,通过MPEG—NCO与CDA在56℃下,以DBTDL为催化剂反应4h,合成了四种具有相变特性的接枝聚合物:CDA—IPDI—MPEG2000、CDA—TDI—MPEG2000、CDA—IPDI—MPEG5000和CDA—TDI—MPEG5000,采用IR、GPC和核磁共振(1H-NMR)研究了接枝聚合物的结构,差示扫描量热法(DSC)研究了聚合物的相变性能,膜的相变特性和表面形态由分别由普通光学显微镜和电子扫描显微镜(SEM)观察得到,X—衍射(XRD)和偏光显微镜(POM)观察结晶形态,热失重分析(TGA)研究了聚合物的热稳定性能,实验结果表明,MPEG通过端基活性的—NCO基团与CDA链上的羟基反应,成功接枝到CDA基体上,得到接枝聚合物CDA—g—MPEG,这种接枝聚合物在一定的温度范围内具有相变功能,且以脂肪族交联剂IPDI参与MPEG接枝CDA制备具有相变功能的梳妆接枝聚合物属国内外首创。在第三部分工作中,通过DSC研究了复配体系的相变性能,并使用POM对接枝聚合物复合接枝聚合物体系的结晶形态进行了观察,研究结果发现,接枝聚合物之间的复配,可以制备具有一定相变焓值(7.18-27.18 J·g-1),耐水洗,相变温区在18.82-52.75℃范围内的固—固相变材料,且可以通过改变共混聚合物的配比调节相变焓值和相变温区,发生相变成分的结晶不是完整的球晶,而是形状不规则的晶粒,并提出了一种新的方法,以相变物质PEG复合接枝聚合物CDA—g—MPEG或者接枝聚合物的共混物CDA—g—MPEG/MPEG制备新型的相变材料,该材料在无水洗条件下,通过控制复合PEG的分子量和复合质量,由于接枝聚合物中接枝MPEG的作用,可以使共混的一定分子量的PEG在一定的添加量条件下,PEG复合接枝聚合物体系或PEG复合接枝共聚物与MPEG衍生物共混的体系仍旧发生固—固相变,且可以增加体系的相变焓值和调节相变温区,通过上述方法,实验得到相变焓值最高高达90.51 J·g-1的PEG复合CDA—g—MPEG体系的固—固相变材料和相变焓值最高高达89.06 J·g-1的PEG复合CDA—g—MPEG/MPEG体系固—固相变材料。在第四部分工作中,通过对不同体系的丙酮溶液性质的研究发现,共混MPEG衍生物体系较纯接枝聚合物体系,相变物质MPEG更易析出,不同的共混体系相比较,共混MPEG5000的较MPEG2000的更容易析出,通过对CDA/丙酮溶液、CDA-IPDI-MPEG5000/丙酮溶液和CDA-IPDI-MPEG5000/MPEG5000/丙酮溶液的流变性能研究发现,三者均属于典型的非牛顿流体,表现出明显的剪切变稀现象,在实验中,首次将CDA-IPDI-MPEG5000/丙酮溶液和CDA-IPDI-MPEG5000/MPEG5000/丙酮溶液通过静电纺丝方法制备相变纤维,对CDA、CDA-IPDI-MPEG5000和CDA-IPDI-MPEG5000/MPEG5000的静电纺丝纤维和干法纺丝纤维研究发现,静电纺丝纤维中,CDA-IPDI-MPEG5000/MPEG5000纤维直径最小,平均直径在100nm以下,且相对于干法纺丝纤维来说,相变焓值有一定程度的增加,相变温度向低温移动,干法纺丝纤维中,CDA-IPDI-MPEG5000/MPEG5000/丙酮体系可纺性差,难以干纺得到纤维,CDA-IPDI-MPEG5000干法纺丝纤维较纯CDA干法纺丝纤维的断裂强度有所下降,断裂伸长有所增加。
其他文献
3Cr2W8V钢是我国热作模具的传统用钢,热疲劳是其主要失效形式,但对热疲劳性能测试时的试验参数一直没有明确规定。本文采用Uddeholm自约束热疲劳试验方法,通过改变热循环过程
随着国内经济增长减缓以及成品油市场放开后,"低油价、低增长、价格战"已成为新常态。市场竞争更加激烈,一些加油站出现了销量下滑、利润下降甚至经营亏损等问题。本文基于这
大气中的尘埃、烟雾、云团等气溶胶粒子主要分布在对流层,是激光大气传输、气候预测以及大气环境研究要考虑的一个重要的大气参数。激光雷达以其高的时空分辨能力和测量精度,
随着建筑行业的蓬勃发展,对施工人员的职业技能要求越来越高,农民工在施工人员中占大多数,而且处在重要岗位的农民工基本上都来自于80后、90后的年轻人,我们将其称为新生代农
一、从一个现象说起“两角差的余弦公式”课题是高中数学必修4的内容,也是三角恒等变换的起始内容,在人教版教材中,它被安排在三角函数和平面向量之后学习.而在传统数学课堂中教
高强变形铝合金,因其强度高、塑性好等特点,被广泛用作飞机、高速列车的零部件材料。半固态成形技术结合了传统铸造和塑性成形的优点,是一种低成本近净成形该类变形铝合金的
量子点敏化太阳能电池是兼具低成本和高理论转化效率的第三代太阳能电池。目前量子点敏化太阳能电池的转化效率仍然不高,如何提高量子点敏化太阳能电池的性能和转化效率,是研
本论文研究了一种制备TiO2片状粉末的方法。该方法先在玻璃基片涂覆一层α-氰基丙烯酸乙酯作为脱模剂,再以浸提涂膜法在其表面涂覆TiO2溶胶薄膜,干燥后采用丙酮浸泡,将脱模剂
自从Liu和Cohen在局域态密度近似下用赝势法进行计算,从理论上预言了氮化碳的理想结构β-C3N4的硬度接近或超过金刚石的硬度,CNX薄膜的研究受到广泛的重视。本文利用直流和射频
首先介绍严复"信达雅"说和泰特勒翻译原则,然后对二者做一横向比较,从文化渊源和理论内容本身的差异来论述,对比二者的异同,以此证明两者分属中西方传统译论的宝贵遗产,从而