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微纳米相变胶囊的制备及石膏复合材料热湿性能的研究

微纳米相变胶囊的制备及石膏复合材料热湿性能的研究

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作者：董莉西安建筑科技大学

学位级别：硕士

在建筑节能技术领域里，相变材料利用其物相变化过程中的相变潜热进行能量的交换及贮存，从而达到控制周围环境温度的目的。但是由于相变材料在相变过程中存在泄露、相分离以及腐蚀性等问题。因此如何将相变材料封装起来，使其成为具有... 详细信息

在建筑节能技术领域里，相变材料利用其物相变化过程中的相变潜热进行能量的交换及贮存，从而达到控制周围环境温度的目的。但是由于相变材料在相变过程中存在泄露、相分离以及腐蚀性等问题。因此如何将相变材料封装起来，使其成为具有调温调湿功能的微纳米相变胶囊，利用其自身能量转换满足人们对居住环境舒适度的要求成为该领域研究难点之一。本文选取不同种类的相变材料作为芯材，聚苯乙烯作为内壁材，亲水性壳聚糖为外壳，利用细乳液界面聚合法开展了大量探索实验，获得性能良好的双壳微纳米相变胶囊，并对影响微纳米相变胶囊制备性能的各种因素进行了试验及分析，最后确定了最佳工艺参数：壳/核比为1:1，乳化剂用量为3%，乳化时间为10min，助乳化剂0.3%，引发剂用量0.1%，初始反应温度为40℃，搅拌速度为500r/min。利用红外光谱分析、电子扫描显微镜(SEM)、激光粒度分析仪等方法分别对双壳微纳米相变胶囊的结构、形貌及粒径分布进行了表征。结果表明：双壳微纳米相变胶囊外壳的亲水性壳聚糖与甲基丙烯酸甲酯接枝完好，胶囊呈现大量球形状且球形度完整，结构致密并含有纳米级颗粒的粒子。同时，利用差示扫描量热仪、饱和盐溶液法对微纳米相变微胶囊的热湿性能进行测试。结果表明：无论单双壳相变胶囊都含有适宜的相变温度及相变潜热;双壳微纳米相变胶囊的吸放湿能力明显优于单壳微纳米相变胶囊，在相对湿度为97.3%时的吸湿量达0.1797g/g;相对湿度为11.3%时的放湿量为0.1415g/g。将微纳米相变胶囊与石膏基材料复合，对制备的石膏基相变复合材料进行热湿性能研究，结果表明：石膏基相变复合材料随着微纳米相变胶囊掺入量的增加其储放热能力增加，且储放热能力与芯材的含量密切相关;随着微纳米相变胶囊掺量的增加，石膏基相变复合材料的吸放湿能力和吸放湿速率也随之增加。当掺量为30%时，吸湿速率有一个明显的增加，且在20h内吸湿速率增加的最快，在200h之内增加的速率趋于平衡且达到最大。同时本文对石膏基相变复合材料调温调湿机理进行了初浅的探讨。石膏基相变复合材料中的微纳米相变胶囊主要对环境温度进行调控，而未被微纳米相变胶囊填充的孔隙及胶囊的外壳亲水性主要对周围环境的相对湿度进行调控。

关键词：细乳液界面聚合法双壳微纳米相变胶囊调温调湿相变复合材料最大平衡吸放湿量

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