聚乙二醇聚氨酯复合材料的相变性能研究文献综述

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1、文献综述聚乙二醇/聚氨酯复合材料的相变性能研究一、前言部分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[1]。本次写作主要介绍聚乙二醇/聚氨酯复合材料的储能控温纤维及纺织品的国内外研究现状、相变储能材

2、料的控温储能原理、以及聚乙二醇/聚氨酯复合相变材料的性质特点。根据目前的研究状况和发展态势预测了聚乙二醇/聚氨酯复合相变材料的发展前景和方向。二、主题部分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

3、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[1-3]。相变是指某些物质在一定条件下，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[3]。所谓相变控温是指各种物质在相变的过程

4、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，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[1]。而聚乙二醇/聚氨

5、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)。4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

6、等[4]。聚乙二醇又称为乙二醇聚氧乙烯醚，系列产品无毒、无刺激性，具有良好的水溶性，并与许多有机物组份有良好的相溶性。在化妆品、制药、化纤、橡胶、塑料、造纸、油漆、电镀、农药、金属加工及食品加工等行业中均有着极为广泛的应用。聚乙二醇P1、P2、P3和P4DSC实测熔点分别为3511℃、6417℃、6612℃和6817℃[5]，聚乙二醇在熔点以上熔融为透明液体，在1217℃、3218℃、3418℃和3716℃下分别逐渐转变为蜡状固体或半固体聚乙二醇(PEG)作为相变材料，其晶态相变温度接近自然环境，相变潜热较高，因而具有较强的蓄热调温能力。然而用一般

7、的纺织品后整理方法很难将PEG牢固地添加到纺织品上，且整理效果耐久性差，PEG热活性得不到有效的发挥，因而限制了产品的研发。。如何将PEG牢固耐久地添加到纺织品上，并保持其良好的热活性是开发该类产品的关键[2]。聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有复氨基甲酸酯集团的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯涂层剂是当今发展的主要种类，它的优势在于：涂层柔软并有弹性；涂层强度好，可用于很薄的涂层；涂层多孔，具有透湿和通气性能；耐磨，耐湿，耐干洗。具有高热能储存能力的特殊固固相变行为的PUPCM，合适的相变温度，可

8、逆的潜在热转变和良好的热稳定性，可为新型固固相变材料提供热能储存和温度控制。它在热能存储应用上有巨大的潜力[6]。相变材料