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二元低共熔脂肪酸相变微胶囊的设计与工艺优化

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材料工程 2024年

作者：袁红平洪枢邓竣骞吴新宇李晓玉肖俊连海兰南京林业大学材料科学与工程学院东北林业大学材料科学与工程学院

单一脂肪酸的相变温度普遍较高且易泄漏，不能满足其作为相变材料对夏季建筑空调能耗调节的需求。本工作基于真实溶剂类导体屏蔽模型（conductor-like screening model for real solvents，COSMO-RS），采用COSMOthermX软件对7种中链脂... 详细信息

单一脂肪酸的相变温度普遍较高且易泄漏，不能满足其作为相变材料对夏季建筑空调能耗调节的需求。本工作基于真实溶剂类导体屏蔽模型（conductor-like screening model for real solvents，COSMO-RS），采用COSMOthermX软件对7种中链脂肪酸和10种长链脂肪酸两两组合的136种二元低共熔脂肪酸进行设计计算，筛选预测其共熔温度与摩尔比。进而将最优组合作为芯材，三聚氰胺-尿素-甲醛树脂（MUF）为壁材，通过原位聚合法制备相变微胶囊，系统地探讨不同工艺条件（芯壁比、反应温度、反应时间和反应转速等）对该微胶囊热物理性能的影响。结果表明：COSMO-RS模型可以直观地判断材料氢键供体（hydrogen bond donor，HBD）与受体（hydrogen bond acceptor，HBA）之间的关系，最优组合月桂酸（lauric acid，LA）与肉豆蔻酸（myristic acid，MA）摩尔比为0.66：0.34的LA-MA（LM）的理论共熔温度（33.25 ℃）与实验结果（33.1 ℃）相似度达99.55%；在芯壁比2：1、反应时间3 h、反应温度80 ℃、搅拌转速200 r/m的条件下，MUF对芯材LM的包覆效率为61.37%，较好地解决了泄漏问题，对降低建筑空调制冷能耗具有潜在的应用价值。

关键词：月桂酸肉豆蔻酸二元低共熔脂肪酸相变微胶囊 COSMOthermX

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肉豆蔻酸和棕榈酸酸盐体系的振动光谱研究

高等学校化学学报 1996年第3期17卷 432-435页

作者：卞江翁诗甫张煦吴瑾光徐光宪北京大学化学与分子工程学院

报道了肉豆蔻酸和棕榈酸酸盐体系的振动光谱．结果表明，脂肪酸与其碱金属盐之间通过氢键和羧基配位形成酸盐络合物．酸盐体系中氢键具有不同于普通氢键的性质．本文结合振动光谱讨论了酸盐的结构和氢键性质．

关键词：氢键配合物肉豆蔻酸棕榈酸振动光谱

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二维红外光谱法对肉豆蔻酸相变过程的研究

光谱学与光谱分析 2022年第9期42卷 2763-2767页

作者：李子轩刘红张雁东吴晓静程龙玖合肥工业大学化学与化工学院安徽合肥230009 安徽金德润滑科技有限公司安徽蚌埠233400 安徽大学化学化工学院安徽合肥230601

脂肪酸由于成本低、相变潜热大、热稳定性好的特点,在有机固-液相变材料中应用较多。对脂肪酸进行热分析一般采用热重法(TG)或差示扫描量热法(DSC)得到材料宏观上的热力学性质,但难以对其微观结构变化进行深入探讨。二维红外光谱(2D-IR... 详细信息

脂肪酸由于成本低、相变潜热大、热稳定性好的特点,在有机固-液相变材料中应用较多。对脂肪酸进行热分析一般采用热重法(TG)或差示扫描量热法(DSC)得到材料宏观上的热力学性质,但难以对其微观结构变化进行深入探讨。二维红外光谱(2D-IR)在温度扰动的作用下,样品的光谱信号将随之发生动态变化。通过数学处理能够发现样品在相变过程中微观结构的变化。以肉豆蔻酸为例,采用傅里叶红外光谱仪,在4 000~400cm^(-1)和30~100℃温度范围内对肉豆蔻酸进行一系列红外光谱实验。采用二维移动窗口(MW2D)红外光谱技术,对肉豆蔻酸中的C=O和O-H键进行分析,发现MW2D测出的肉豆蔻酸熔点与传统的DSC测出的基本一致,且两种化学键显示的热数据具有良好的一致性和稳定性。对光谱数据进行2D-IR分析,结果表明,由于分辨率的提高,一维光谱中单一的重叠吸收峰对应着二维光谱中的多个吸收峰,根据2D-IR的理论知识,推测可能存在二聚体肉豆蔻酸构型向单聚体肉豆蔻酸构型转变的情况。从峰强度和温度的变化关系中发现,升温时C=O键和O-H键存在三个变化过程,达到相变温度之前,C=O吸收峰强度基本不变,O-H吸收峰强度逐渐下降,说明O-H键偶极矩的变化比C=O键更易受温度影响;相变过程中,两者吸收峰强度都显著减弱且O-H吸收峰强度下降幅度更大;达到相变温度之后,可能因O-H形成的分子间氢键,受热导致由强变弱,O-H上的电子云移向C=O,导致C=O吸收峰强度增大、O-H吸收峰强度减小。同时,结合密度泛函理论,对二维红外光谱的推论进行理论验证,可知存在二聚体肉豆蔻酸向单聚体肉豆蔻酸的转化过程。

关键词：肉豆蔻酸二维红外光谱密度泛函理论

适用于机舱控温的肉豆蔻酸定形相变材料的制备及性能研究

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适用于机舱控温的肉豆蔻酸定形相变材料的制备及性能研究

作者：徐钦垚浙江海洋大学

学位级别：硕士

机舱作为船舶的“心脏”为其提供各种动力,狭小的空间集中诸多动力设备和电气装置,在能量转化和传输的过程中会产生热量。通常情况下,机舱采用通风系统进行通风换热,这一过程需要消耗大量能源且散热效果不佳,而且高温环境不利于船员身... 详细信息

机舱作为船舶的“心脏”为其提供各种动力,狭小的空间集中诸多动力设备和电气装置,在能量转化和传输的过程中会产生热量。通常情况下,机舱采用通风系统进行通风换热,这一过程需要消耗大量能源且散热效果不佳,而且高温环境不利于船员身心健康,所以需要更为高效的机舱热管理。相变控温技术可以通过吸收环境中的热能,达到降低周围环境温度的目的。近年来,相变控温技术因其结构简单紧凑、控温和储热性好而被广泛应用在在建筑和交通行业。为此,本文在归纳总结现有机舱热管理技术的基础上,以机舱环境的温度控制为主要研究对象,提出将定形相变材料应用于船舶机舱围壁的技术思路,制备了一种适用于机舱控温的肉豆蔻酸基定形相变材料,以改善机舱内部的热环境。本文的主要研究内容和结论如下:(1)针对船舶机舱的热环境舒适性、气候环境的影响以及相变材料的选取原则,制备了芥兰生物质基肉豆蔻酸定形相变材料。通过傅利叶红外吸收光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热法、热重分析仪等表征手段对芥兰生物质基肉豆蔻酸定形相变材料进行测试分析,研究结果表明,芥兰生物质基肉豆蔻酸定形相变材料具有良好的导热和储热能力,其焓值和导热率可达103.55 J/g和0.597 W/m·K。(2)芥兰生物质基肉豆蔻酸定形相变材料的力学性能有待提高,不能够满足机舱围壁结构稳定性的需求,为进一步改善定形相变材料的力学性能和储热能力,本文利用天然木材优异的机械性能,制备出碳化再生巴沙木气凝胶。然后将碳化再生巴沙木气凝胶通过真空浸渍法吸附肉豆蔻酸,制备得到再生巴沙木气凝胶定形相变材料,并对其储热性能进行研究。结果表明,当肉豆蔻酸在再生巴沙木气凝胶定形相变材料中质量比为90.3%时,焓值可达222.9 J/g,并且该定形相变材料具备优异的抗压性能。(3)本文根据已制备的芥兰生物质基肉豆蔻酸定形相变材料和再生巴沙木气凝胶定形相变材料进行了表征和数据归纳,选取性能最优的定形相变材料,设计一种可用于船舶机舱的相变控温围壁,并通过理论计算分析本文制备的定形相变材料应用于机舱控温的可行性。

关键词：定形相变材料热舒适度机舱肉豆蔻酸

肉豆蔻酸-硬脂酸/改性粉煤灰复合相变储能材料的制备及性能研究

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功能材料 2017年第5期48卷 5154-5158页

作者：黄平丁益民胡婷张劲王雪上海大学理学院化学系上海200444 上海宇培特种建材有限公司上海201804

以肉豆蔻酸(MA)和硬脂酸(SA)的二元低共熔混合物为相变储能基材、改性粉煤灰为复合基底,采用熔融混合法制备了MA-SA/改性粉煤灰的复合相变储能材料(CPCM)。利用TG/DTA与FT-IR分析研究了CPCM的热性能与结构。结果表明,MA-SA低共熔物可均... 详细信息

以肉豆蔻酸(MA)和硬脂酸(SA)的二元低共熔混合物为相变储能基材、改性粉煤灰为复合基底,采用熔融混合法制备了MA-SA/改性粉煤灰的复合相变储能材料(CPCM)。利用TG/DTA与FT-IR分析研究了CPCM的热性能与结构。结果表明,MA-SA低共熔物可均匀的嵌入改性粉煤灰的多孔结构中。经过800次的吸放热循环后,CPCM的相变温度和相变焓变化都不大,表现出较好的储热稳定性,有望在储能方面得到实际的应用。

关键词：肉豆蔻酸硬脂酸粉煤灰相变储能

癸酸-肉豆蔻酸/硅藻土定形相变储能材料制备及性能研究

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功能材料 2013年第10期44卷 1465-1468页

作者：付路军董发勤何平杨玉山西南科技大学材料科学与工程学院四川绵阳621010 西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室四川绵阳621010 四南科技大学国防科技学院四川绵阳621010

以癸酸(CA)与肉豆蔻酸(MA)复合制备的CA-MA二元低共熔脂肪酸为储能基元材料,硅藻土为储能载体,基于真空吸附法制备了CA-MA/硅藻土定形相变储能材料。采用FT-IR、SEM、DSC、TG对定形相变材料的结构、形貌和热性能等进行了分析。结果表明,... 详细信息

以癸酸(CA)与肉豆蔻酸(MA)复合制备的CA-MA二元低共熔脂肪酸为储能基元材料,硅藻土为储能载体,基于真空吸附法制备了CA-MA/硅藻土定形相变储能材料。采用FT-IR、SEM、DSC、TG对定形相变材料的结构、形貌和热性能等进行了分析。结果表明,CA-MA二元低共熔脂肪酸被吸附到硅藻土的孔道中,二者之间为物理结合。质量分数为45%CA-MA的定形相变材料,CA-MA在反复循环相变中未发生泄漏,其熔化、凝固相变温度分别为22.75、14.52℃,相变焓分别为67.03、66.85J/g,相变温度适中,相变焓高,热稳定性好,适用于建筑领域。

关键词：癸酸肉豆蔻酸硅藻土真空吸附法定形相变材料储能

肉豆蔻酸作为结构导向剂合成层状介观羟基磷灰石

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应用化工 2016年第5期45卷 994-996页

作者：赵大洲陕西学前师范学院化学与化工系陕西西安710100

采用肉豆蔻酸作为结构导向剂,在Et OH/H_2O混合溶剂体系中制备出层状介观羟基磷灰石(M-LMHA),样品利用X-射线粉末衍射、红外光谱和透射电镜进行表征。结果表明,样品M-LMHA具有高度有序的层状介观结构,其层间距约为4.2 nm,为生物分子自... 详细信息

采用肉豆蔻酸作为结构导向剂,在Et OH/H_2O混合溶剂体系中制备出层状介观羟基磷灰石(M-LMHA),样品利用X-射线粉末衍射、红外光谱和透射电镜进行表征。结果表明,样品M-LMHA具有高度有序的层状介观结构,其层间距约为4.2 nm,为生物分子自组装应用提供了必要条件。

关键词：层状介观肉豆蔻酸羟基磷灰石

肉豆蔻酸稀土复合热稳定剂对PVC性能的影响

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中国塑料 2013年第7期27卷 81-85页

作者：张宁李德玲杨静唐山师范学院化学系河北唐山063000

合成了肉豆蔻酸镧、肉豆蔻酸铈、肉豆蔻酸钕3种稀土热稳定剂,采用刚果红法分别测试了其与硬脂酸锌、季戊四醇、硬脂酸钙之间的协同作用,复配得到了硬质聚氯乙烯(PVC)用新型肉豆蔻酸稀土复合热稳定剂,利用转矩流变仪、动态力学谱仪等考... 详细信息

合成了肉豆蔻酸镧、肉豆蔻酸铈、肉豆蔻酸钕3种稀土热稳定剂,采用刚果红法分别测试了其与硬脂酸锌、季戊四醇、硬脂酸钙之间的协同作用,复配得到了硬质聚氯乙烯(PVC)用新型肉豆蔻酸稀土复合热稳定剂,利用转矩流变仪、动态力学谱仪等考查其对PVC流变性能和力学性能的影响。结果表明,肉豆蔻酸稀土复合热稳定剂具有良好的热稳定性,静态和动态热稳定时间分别约为120、60min,能较好地抑制PVC的初期着色性;复合稀土体系的加工流变性能优于铅盐体系,拉伸强度、断裂伸长率和断裂强度与铅盐体系相当,而冲击强度高于铅盐体系。

关键词：聚氯乙烯热稳定剂肉豆蔻酸稀土

肉豆蔻酸-十四醇二元复合相变材料的相变特性研究

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化工新型材料 2019年第8期47卷 131-134页

作者：刘晓孙志高陈之帆李娟李翠敏黄海峰苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215009 江苏省建筑智慧节能重点实验室苏州215009

以肉豆蔻酸(MA)和十四醇(TD)为原料,采用熔融共混法制备了MA-TD二元复合相变材料,利用步冷曲线法测定不同质量比的MA-TD复合相变材料的结晶温度,绘制相图获得二元体系低共晶点,确定了MA-TD共晶混合物的质量比为36∶64,其结晶温度为32.7... 详细信息

以肉豆蔻酸(MA)和十四醇(TD)为原料,采用熔融共混法制备了MA-TD二元复合相变材料,利用步冷曲线法测定不同质量比的MA-TD复合相变材料的结晶温度,绘制相图获得二元体系低共晶点,确定了MA-TD共晶混合物的质量比为36∶64,其结晶温度为32.7℃。差示扫描量热测试结果表明MA-TD共晶混合物的相变潜热为227.08kJ/kg。傅里叶变换红外光谱测试表明,复合相变材料中MA和TD的分子结构未发生变化,两者为物理复合。经过500次0~60℃冷热循环,MA-TD二元复合相变材料的相变温度基本不变,说明该复合相变材料的热稳定性较好。

关键词：肉豆蔻酸十四醇低共晶相变材料