pet硬脂酸丁酯相变储能胶囊的合成与表征

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1、http://www.paper.edu.cnPET/硬脂酸丁酯相变储能胶囊的合成与表征1122倪卓，赖力，石开勇，邢锋1深圳大学化学与化工学院广东深圳（518060）2深圳大学土木工程学院广东深圳（518060）E-mail：royzhuoni@hotmail.com摘要：以硬脂酸丁酯为囊芯，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为囊壁，采用乳液-溶剂蒸发法合成一种具有储热功能的相变胶囊材料，研究了乳化剂浓度和芯／壁比例等因素对胶囊大小和粒径分布的影响。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察胶

2、囊表面形貌，对胶囊的合成工艺进行优化分析。根据胶囊照片测量了部分胶囊的粒径，并对粒径及其分布进行了统计分析。运用红外光谱（FTIR）分析了胶囊的化学结构，采用DSC分析了胶囊材料的储热性能。实验结果表明：乳化剂用量及后处理条件对胶囊的分散稳定性有明显影响，芯/壁比例和搅拌速度对胶囊的粒径分布影响较大，相变材料胶囊化可增强其稳定性，增大囊芯含量可以有效提高胶囊的储能效果。关键词：胶囊；相变材料；乳液-溶剂蒸发法；硬脂酸丁酯前言随着社会经济的高速发展，能源短缺是当今世界各国面临的共同问题，建筑节能的[1]

3、研究能有效地缓解能源的消耗，其中相变储热技术的研究尤为活跃。以潜热型相变储能材料为基础的功能热流体的应用，可以提高传热效率，降低供热系统能量消耗。相变材料微胶囊与其他封装技术相比具有导热率高，与传统的建筑材料易于结合，经济效益[2]好等特点。微胶囊(microcapsule)是一种通过成膜材料将囊内空间与囊外空间相隔离，形成特定几何结构的微型容器，制备成本相对较低，工艺简单，芯材料性质稳定，能不[3]受外界影响而保留下来。欧美国家已经将相变材料微胶囊用于建筑材料、砖和地板，[4]并在各地建筑中使用。张

4、寅平对微胶囊十四烷和十四烷乳状液的热性能进行了深入的[5][6]研究。张晓宇等采用原位聚合法用脲醛树脂包覆硬脂酸丁酯，制得相变储热微胶囊。[7]在目前的应用和研究中，存在囊芯利用率较低的问题。硬脂酸丁酯作为相变储热材料具有较高的相变潜热，相变焓为107J/g。胶囊相变温度为25.95℃,具有原料易得、合成简便、无污染、性质稳定、相变可逆性好、不存在过冷和降解现象等优点，是理想的室[8][9]温相变材料。硬脂酸丁酯作为相变材料的不足之处在于其常温下为油状液体，不能直接与建材结合，否则易从基体材料中泄露出

5、来，影响其性能的稳定性。硬脂酸丁酯胶[10]囊化可增强其相变稳定性。PET具有良好的耐热性、密封性和力学性能等，能够对芯材起到很好的阻隔与保护作用，且不会影响建材的原有机械性能和强度。本文以硬脂酸丁酯为囊芯，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为囊壁，采用乳液-溶剂蒸发法合成了一种具有储热功能的相变胶囊材料,研究了乳化剂浓度和芯／壁比例等因素对胶囊大小和粒径分布的影响。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察胶囊表面形貌，对胶囊的合成工艺进行优化分析。根据胶囊照片测量了部分胶囊的粒径，并对粒径及

6、其分布进行了统计分析。运用红外光谱（FTIR）分析了胶囊的化学结构，采用DSC分析了胶囊材料的储热性能。1.实验部分1.1主要化学试剂-1-http://www.paper.edu.cn聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），工业品，广东亚林塑料有限公司；二氯甲烷，分析纯，天津市富宇精细化工有限公司；明胶，化学纯，广东环凯微生物科技有限公司；硬脂酸丁酯，98﹪，化学纯，国药集团化学试剂有限公司。1.2PET/硬脂酸丁酯胶囊合成称取3.42gPET颗粒，溶解于20mL二氯甲烷。加入密度为0.855g/mL的硬脂

7、酸丁酯4mL,搅拌分散15min。称取1.6g明胶于250mL烧杯中，加水稀释至160mL,即配成1﹪的明胶溶液。将明胶溶液倒入油性溶液并搅拌分散30min,得到O/W乳液。在70℃、一定搅拌速度下将油相囊壁溶剂二氯甲烷蒸馏出来，得到胶囊样品。抽滤、洗涤、烘干。1.3PET/硬脂酸丁酯胶囊表征采用德国LeicaDmlp公司生产的光学显微镜观察不同反应阶段胶囊形貌，监控反应进程，对胶囊的制备工艺进行分析优化。拍摄胶囊照片，测量一定数量胶囊的粒径，对其粒径和分布进行统计分析。采用日本日立高新技术株式会社S

8、-3400N(II)型扫描电子显微镜观察胶囊有无破碎、有无粘连、表面形貌等。采用日本岛津(SHIMADZU)公司FTIR-8300PCS型红外光谱仪测定囊芯、囊壁和胶囊的化学结构。样品与KBr混合研磨压片，在450～4000nm范围内扫描样品20次。采用日本岛津(SHIMADZU)公司DSC-60型差示扫描量热仪研究囊芯、胶囊、储能建筑材料等的热性能，温度范围0℃～75℃，升温速率10℃/min。2.结果与讨论2.1乳化剂用量对胶囊的影响二氯甲烷为有机溶