聚乙二醇聚氨酯复合材料的相变性能研究开题报告

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1、开题报告聚乙二醇/聚氨酯复合材料的相变性能研究一、选题的背景、意义随着全球能源的紧张与短缺，节能技术日趋为人们所重视。各种取暖空调设备在使用中往往消耗大量的燃料或电力。为减少这种不必要的浪费，并且提高人们生活环境的舒适性，目前各种储能控温技术引起了人们的关注。人们的穿着和居住环境离不开各种纺织制品，在纤维和纺织品中采用相变储能技术不仅能为人们提供舒适的生活环境而且可以节省大量能源；同时储能控温纤维和纺织品在航天、军事、工农业、科学实验等方面也具有十分重要的意义。目前相变材料的研究主要集中在新型相变材料、多种相变材料的复合、固固相变材料、高分

2、子相变材料、有机无机杂化相变材料、相变材料的微胶囊化技术以及高性能化、多功能化的相变材料的研究上。随着相变材料和纤维与纺织品复合技术的发展，新型智能控温纤维及纺织品必将得到全面的发展与应用。高相变焓、耐久性强、低成本、多功能化将是今后储能控温纤维及纺纺品的发展方面。本次研究针对聚乙二醇/聚氨酯复合材料，着重研究该材料的成膜性能，为研制出舒适、相变温度合适、相变潜热大、性能稳定且价格便宜的各类纺织产品提供良好的研究成果，并且能为今后相关领域的研究提供参考与对照。二、相关研究的最新成果及动态储能控温纤维和纺织品是指在纤维和纺织品加工过程中通过各

3、种方法在纤维或纺织品中加入一定量的相变控温物质，从而使纤维和纺织品获得调节控制温度的功能，此类制品包括纤维、纱线、织物、非织造布等。利用某些相变温度较低的晶态高聚物的蓄热调温性能，开发蓄热调温纺织品是功能纺织品领域倍受关注的课题。蓄热调温纺织品是一种新型智能纺织品，它能够根据外界环境温度的变化，伴随纺织品中所包含的相变物质发生液—固可逆变化，从环境中吸收热量储存于纺织品内部，或放出纺织品中储存的热量，在纺织品周围形成温度基本恒定的微气候，从而实现温度调节功能。蓄热调温纺织品的这种吸热和放热过程是自动的、可逆的、无限次的。相变是指某些物质在一

4、定条件下，其自身温度基本不变而相态发生变化的过程，常见的相变有固—液、液—汽、固—汽相变等。当外界环境温度升高或降低时，它们相应地改变物理状态(固态、液态)，从而可以实现储存或释放能量。相态变化时所吸收或放出的能量称为相变热，也叫做相变潜热，相对于物质温度变化时的吸放热量(显热)来讲，相变热要大得多。所谓相变控温是指各种物质在相变的过程中需要吸收或者释放出一定的热量从而达到控制温度的作用。实际上相变过程是物质由一种物理性质均一态转变为另一种均一态的过程，宏观上表现为固、液、气3态的变化，5微观上表现为分子聚集态的转化。相变过程中分子间的作用

5、力将发生变化，从而吸收或者放出一定的热量。这种相变所吸收或放出的热量(潜热)相对于物质由于比热容在小温度变化下吸收或放出的热量(显热)来说大得多，并且这种相变过程具有可逆性。利用相变潜热，将相变材料复合在纤维和纺织品中便可得到具有温度调节功能的纤维和纺织品，这种纺织品可以在人体与外界环境间提供一个温度缓冲区域起到空调的作用。而聚乙二醇/聚氨酯复合材料是一种热稳定性好、蓄热性能优异的固-固相转变材料(PCM)。相变储热与一般显热储热相比较有储热密度高、储热容器体积小、热效率高以及放热为恒温过程等优点。良好的储热材料应具备以下性质：1有适合的相

6、转变温度，高的转变热焓，良好的传热性等。2有利的相平衡，低的蒸汽压，温度高，体积变化小等。3不过冷，有适当的结晶速度。4具有长期化学稳定性，无毒，不易燃，无污染。5原料丰富易得，成本较低。DSC法具有速度快、试样用量小、准确度较高等优点，是研究相变材料的有效手段。它可用于测定相变材料的一些重要热物理性质，如转变温度、转变热焓、过冷性能和长期稳定性等。相变材料(PCMs)是一种用于潜热储能的材料。以不同分子量的聚乙二醇（PEG）为软段，4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、1，4-丁二醇（BDO）为硬段，采用两步法溶液聚合合成一种具有固-

7、固相变储热性能的聚氨酯材料，可用于储能和温度控制。通过DSC，WAXD等测试手段对体系的软硬段结晶性，微相分离，相变可逆性及循环热稳定性进行研究，结果表明，聚氨酯中硬段的存在对软段结晶有着很大的影响，当软段分子量达到2000或以上时，软段才具有较大的结晶度和熔融相变焓，且硬段含量必须高于一定值才能形成较为完善的物理交联网络以保证材料在发生相变时维持固体状态。同时符合这两个条件的试样能具有较好的固-固相变储热性能。经测试还发现，该材料具备很好的相变可逆性和循环热稳定性，是一类很有开发前景的相变储热材料。相变材料(PCM)在相变过程中能吸收和释

8、放巨大的相变潜热，而相变过程中温度几乎不变，可用于能量的储存和温度的控制，在缓解能源危机，提高能源利用率等方面有很大的应用前景。高分子固-固相变储能材料以其优异的性能在太阳能利用