十四醇复合定形相变材料的制备及性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文十四醇复合定形相变材料的制备及性能研究论文作者：朱秀珍学生类别：全日制学术型硕士学科门类：工学学科专业：应用化学专业指导教师：姚颖悟史全职称：副教授研究员2016年05月DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofAppliedChemistryPREPARATIONANDPROPERTIESOFTETRADECANOLFORM-STABLECOMPO

2、SITEPHASECHANGEMATERIALSbyZhuXiuzhenSupervisor:Prof.YaoYingwuAndResearcherShiQuanMay2016摘要十四醇(TD)是目前最受关注的相变材料之一，其具有相变潜热高、过冷度小、循环寿命高且无腐蚀等优点。但其在实际应用中仍存在液相泄漏和导热性能差的问题。为了解决这一问题，本文采用溶胶-凝胶法以正硅酸乙酯和无机铝盐为前驱体，分别制备了TD/SiO2、TD/Al(OH)3复合相变材料，研究了十四醇添加量、不同前驱体、反应处理方式

3、等影响因素与热性能之间的关系。在此基础上设计并制备了高导热性的GP/TD/SiO2和MWCNTs/TD/SiO2复合相变材料，同时对比研究了石墨(GP)和多壁碳纳米管(MWCNTs)不同掺杂量对相变性能和导热系数的影响。采用溶胶-凝胶法以正硅酸乙酯为前驱体制备了TD/SiO2复合定形相变材料。研宄了制备方法和相变组分对材料定形效果、相变性能的影响。通过宏观状态、SEM、红外、XRD、差热分析、热重分析、热循环测试，对材料进行结构与热力学性能表征。结果表明：TD/SiO2复合相变材料中十四醇的最高填

4、充量为65wt%，相变焓值可以达到141.1J/g，十四醇和SiO2之间是物理嵌合关系，由于其受到无机网络的束缚，结晶性能略有下降，同时所制备的定形相变材料具有良好的定形效果、热稳定性和较长的使用寿命。采用溶胶-凝胶法以无机铝盐为前驱体制备了TD/Al(OH)3复合定形相变材料。研宄了不同前躯体和相变组分对材料定形效果、相变性能的影响。通过宏观状态、红外、XRD、差热分析、热重分析，对材料进行结构与热力学性能表征。结果表明：TD/Al(OH)3复合相变材料中十四醇的最高填充量为60wt%，相变焓值

5、最高可以达到46.86J/g，十四醇和Al(OH)3之间没有发生化学变化，仅仅是物理嵌合关系，十四醇的结晶性能由于受到无机网络结构的限制，其结晶性能和相变焓值有所下降，复合材料在高于其相变组份的相变温度100℃以内均具有良好的热稳定性。采用超声法以石墨和多壁碳纳米管为导热剂，制备了GP/TD/SiO2和MWCNTs/TD/SiO2复合相变材料。利用FT-IR、XRD、DSC、导热仪等手段对复合相变材料进行了表征。结果表明，导热剂的掺杂不会改变TD的结晶性能和相变温度，导热系数随着导热剂掺杂量的增加

6、而增加，相变焓值变化趋势不一。当导热剂掺杂量在3%以内时，与TD/SiO2相比，GP/TD/SiO2复合材料的相变焓相差不大，MWCNTs/TD/SiO2复合材料却提高近13J/g左右，导热系数均提高了30%左右；当导热剂掺杂量超过5.6%时，随着导热剂添加量的增加，复合材料的导热系数有明显增大，相变焓逐渐减小，10.7%-MWCNTs/TD/SiO2复合材料导热系数最大可以达到0.734W/(m·K)，与60%-TD/SiO2相比，相变焓的下降幅度约10%I左右。关键词：十四醇;SiO2;Al(

7、OH)3;石墨;多壁碳纳米管;定形相变;导热IIABSTRACTTetradecanol(TD)iscurrentlyoneofthemostinterestingphasechangematerial,whichhasahighlatentheat,lowdegreeofsupercooling,highcyclelifeandnocorrosion,etc.Butstillthereistheproblemofliquidleakageandpoorthermalconductivitypro

8、blemsinpracticalapplication.Inordertosolvethisproblem,thesol-gelmethodwasusedwithtetraethylorthosilieate(TEOS)andinorganicaluminumsaltsactedasprecursor,respectivelytopreparetheTD/SiO2andTD/Al(OH)3compositephasechangematerials.Somefactorsweredi