脂肪醇-脂肪酸室温相变材料的制备及性能研究

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1、学校代码：10225学号：S18056学位论文脂肪醇-脂肪酸室温相变材料的制备及性能研究曲美洁李丽萍教授东北林业大学指导教师姓名：张秀成教授东北林业大学申请学位级别：硕士学科专业：高分子化学与物理论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年5月29日授予学位单位：东北林业大学授予学位日期：2018年6月答辩委员会主席：论文评阅人：UniversityCode：10225RegisterCode：S18056DissertationfortheDegreeofMasterPreparationandstudyonfattyalcohol-fattyacidphasechange

2、materialforindoortemperatureCandidate:QuMeijieSupervisor:ProfessorLiLiping,ZhangXiuchengAssociateSupervisor:AcademicDegreeAppliedfor:MasterofScienceSpeciality:PolymerChemistryandPhysicsDateofOralExamination:June2018University:NortheastForestryUniversity摘要摘要近些年由于能源危机的出现，相变储能材料受到广泛的关注。因脂肪醇、脂肪酸类相变

3、剂具有价格低廉、相变焓值高、相变过程中不易产生过冷现象且体积变化非常小、无毒无腐蚀等优点而受到广泛的应用。但脂肪醇、脂肪酸类相变剂存在着相变过程中易产生泄露，单一的脂肪醇、脂肪酸相变温度不适合在室温状态下使用等缺点限制了脂肪醇、脂肪酸类相变剂的发展。本研究选取两种脂肪醇(月桂醇、肉豆蔻醇)，四种脂肪酸(月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸)。通过施罗德公式对低共熔物的比例进行计算，获得了五种适合在室温状态下使用的脂肪醇-脂肪酸相变剂。分别是肉豆蔻醇-月桂酸、月桂醇-肉豆蔻酸、肉豆蔻醇-肉豆蔻酸、月桂醇-棕榈酸和月桂醇-硬脂酸。采用超声震荡法制备了脂肪醇-脂肪酸低共熔物。以脂肪醇-脂肪酸低

4、共熔物作为相变剂，用三种不同的方法制备相变材料防止脂肪醇-脂肪酸低共熔物在相变过程中产生泄露。(1)多孔基吸附法：以五种脂肪醇-脂肪酸低共熔物作为相变剂，以羟丙基甲基纤维素作为支撑材料。采用超声震荡法制备了脂肪醇-脂肪酸/羟丙基甲基纤维素定形相变材料。通过XRD和FTIR发现羟丙基甲基纤维素与脂肪醇-脂肪酸之间的作用是物理作用。通过BET和SEM发现，吸附后羟丙基甲基纤维素的孔洞变小，说明低共熔物进入了羟丙基甲基纤维素孔内。通过DSC发现相变材料相变温度适宜，相变焓比较高。通过TG，热循环和泄露测试发现相变材料具有良好的热稳定性和化学稳定性，且在相变过程中没有发生泄露。(2)熔融共混

5、法：以第一部分制备的脂肪醇-脂肪酸/羟丙基甲基纤维素为相变剂，以HDPE为支撑材料，制备了成型相变材料。通过力学性能分析和动态力学性能分析发现脂肪酸-脂肪醇/羟丙基甲基纤维素的添加使得HDPE的力学性能变好。通过DSC表征发现成型相变材料具有合适的相变温度和相变焓。通过TG和热循环测试发现成型相变材料有良好的热稳定性和化学稳定性。通过非等温结晶动力学分析发现HPMC促进了HDPE结晶，低共熔物阻碍HDPE结晶。(3)微胶囊法：以脂肪醇-脂肪酸低共熔物为芯材，以脲醛树脂为壁材，以羧甲基纤维素为脲醛树脂改性剂。采用原位聚合的方式制备了脂肪醇-脂肪酸/羧甲基纤维素/脲醛树脂相变微胶囊。通过

6、红外和电镜说明了羧甲基纤维素改性脲醛树脂成功。通过对平均粒径的分析得到了制备相变微胶囊的最佳工艺。通过DSC表征发现改性相变微胶囊相变温度适宜，相变焓足够大。通过TG发现改性相变微胶囊具有良好的热稳定性。关键词低共熔物；室温；羟丙基甲基纤维素；HDPE；相变微胶囊-I-AbstractAbstractInrecentyears,phasechangematerialshavebeenwidelyconcernedfortheenergycrisis.Fattyalcoholandfattyacidphasechangematerialswerewidelyappliedduetoth

7、eirlowcost,highlatentheat,littleornosupercoolingandlessvolumechangeduringthephasechangeprocess,non-toxicity,non-corrosiveness.However,therearesomedrawbacksrestrictingtheapplicationoffattyalcoholandfattyacidinthermalenergystorage,f