试析有机物膨润土纳米复合相变蓄热材料研究

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1、华南理工大学硕士学位论文有机物/膨润土纳米复合相变蓄热材料研究姓名：文磊申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张正国;方晓明20030501摘要摘要由于能源短缺，利用蓄热技术来解决热能供给和需求失配的矛盾，是提高能源利用效率和保护环境的重要技术。其中，利用相变材料的相变潜热来存储热能的技术，具有蓄热密度大、蓄放热过程近似等温、过程易控制等优点，因而倍受研究者关注。相变蓄热材料包括有机物和无机物。Fh于有机物相变蓄熟材料的腐蚀性小、相变过程中不易出现过冷和相分离的问题，因而近年来对其进行研究更为普遍a但有机物相变蓄热材料导热系数小、部分有机物性能不

2、稳定，有可燃性。从而限制了其应用。如何制备出新型复合相变蓄热材料己成为当今蓄热技术研究的热点和难点。本文针对有机相变蓄热材料存在的本质问题，从高分子材料领域制备有机／无机纳米复合材料的方法中得到启示，提出将有机相变蓄热材料与导热系数高的无机物进行纳米复合的创新方案。由于有机／无机纳米复合相变蓄热材料既能将有机相变物与无机物的物理、化学性能充分地结合起来，又能利用纳米尺寸具有丈的表面和界面效应，所以，制备出的纳米复合相变蓄热材料具有相对较高的导热系数、性能稳定、不存在液态泄漏问题并能有效地抑制有机物的可燃性。本文以有机物硬脂酸为相变蓄热材料，采用液相插

3、层复合法，将硬脂酸嵌入到膨润土的纳米层空间内，从而制备出硬脂酸／膨润土纳米复合相变蓄热材料。结合实验研究和理论分析，探讨了制各纳米复合相变蓄热材料的影响因素和实验条件，并采用扫描电镜、x射线光电子能谱仪、红外光谱分析仪、差示扫描量热分析仪、蓄放热性能测试等多种分析测试手段对复合相变蓄热材料进行了结构和性能表征。通过实验研究、理论分析和性能测试，证实制备出的纳米复合相变蓄热材料具有很好的结构与性能稳定性，其蓄热能力较好、导热系数较高、蓄放热速率快、固一液相变过程中无泄漏、能有效抑制可燃性等优点。从建筑节能的应用背景出发，利用膨润土可作为建筑材料的重要组

4、份和填充物的特点，本文还选定相变温度适于建筑节能领域应用的硬脂酸丁酯作为有机物相变蓄热材料，将其嵌入到膨润土纳米层问制备硬脂酸丁酯／膨润土纳米复合相变蓄热材料，并将该复合相变蓄热材料与水泥直接混合制备出了复合相变蓄热水泥板，对其性能进行了初步测试，研究工作为今后深入研究新型复合相交蓄热建筑材料提供了参考。关键词：插层复合法；复合相变蓄热材料：蓄热建筑材料华南理工大学工学硕士学位论文ABSTRACTThermalenergystoragetechniquecarlsolvethedrawbackthatenergysourcesupplyanddema

5、nddonotmatcheachother．Itisauimportanttechniquetoimproveenergysourceutilizationefficiencyandprotectenvironment．Manyresearcherspaymuchattentiontothetechniquewhichmadefulluseofphasechangematerials’(PCMs)latentheattostorethermalenergyfortheirhighthermalstoragedensityandtheirisother

6、malprocessinmeltingandfreezing．PCMsincludeorganicsandinorganics．Recently，theorganicPCMsareresearchedwidelybecausetheyhavelittlecorrosivityanddonotexisttheseproblemsincludingsupercoolingandphaseseparationwhenthePCMmeltandfreeze．ButexistingorganicPCMshaveunresolvedproblems，suchas

7、poorthermalconductivity，unstablechemicalperformanceandflammability．AllofthesedisadvantageslimitapplicationsoforganicPCMsinmanyfields．Therefore，it’sahotspotanddifficultpointtodevelopanewtypeofthermalenergystoragephasechangecompositematerials．Thispapergetstheimportantinspirefromt

8、hepreparationmeansoforganic—inorganicnanocompositemate