三元低共熔脂肪酸复合相变材料的制备及热性能研究化学工程与技术专业论文.docxVIP

分类号：TU599 分类号：TU599 学校代号：11845 UDC： 密级： 学 号：1231206005 广东工业大学博士学位论文 (工学博士) 三元低共熔脂肪酸复合相变材料 的制备及热性能研究 黄 雪 指导教师姓名、职称： 崔英德教授 学科(专业)或领域名称： 化学工程与技术 学生所属学院： 轻工化工学院 论文答辩日期： 2015年5月30日 万方数据 A A Dissertation Submitted to Guangdong University of Technology for the Degree of Doctor (PhD in Engineering Science) The Preparation and Thermal Properties of Fatty Acids Ternary Eutectic Mixture Composite Phase Change Material Candidate：Xue Huang Supervisor：Prof．Yingde Cui May2015 School of Chemical Engineering and Light Industry Guangdong University of Technology Guangzhou，Guangdong，P．R．China。51 0006 万方数据 摘要摘要 摘要 摘要 脂肪酸类相变材料具有高熔融潜热、过冷度低、无毒、稳定性好、与建筑材料相容 性好等优点，应用于建筑节能，可有效降低室内温度波动，改善室内环境的舒适性，成 为建筑节能领域研究热点之一。脂肪酸类相变材料研究目前主要集中在单一及二元低 共熔脂肪酸，对三元低共熔脂肪酸相变材料研究甚少。 本文以单一脂肪酸为原料，制备三元低共熔脂肪酸，研究其固．液相变动力学和热 性能；以三元低共熔脂肪酸为相变材料，有机改性蒙脱土、膨胀石墨为基质，制备免封 装多孔(层)复合相变材料，对其热性能进行研究；以三元低共熔脂肪酸／膨胀石墨复 合相变材料、建筑石膏粉为原料，制备相变石膏板，并用数值模拟和实验法对其传热性 能进行模拟和验证。研究结果如下： (1)选取5种单一脂肪酸，按三元复配获得10种三元低共熔脂肪酸，使用DSC 分析三元低共熔物的相变温度和相变潜热，筛选出3种满足建筑节能要求的三元低共 熔脂肪酸的组合与质量配比：CA(癸酸)．MA(肉豆蔻酸)．PA(棕榈酸)=7：2：l、 CA·MA-SA(硬脂酸)=7：2：1和CA．PA．SA--8：l：1；据热力学第二定律和最低共 熔理论，计算出三元低共熔脂肪酸质量配比为CA．MA-PA=7．3 1：1．94：O．75、CA．MA． SA=7．09：1．88：1．03、CA·PA-SA=7．70：1．15：1．15。比较后发现实验值和计算值非常 接近，理论计算方法可用于三元低共熔脂肪酸相变材料的组合和质量配比的选择。 对三元低共熔脂肪酸的性质与性能进行了研究。FT-IR谱图显示脂肪酸分子间仅是 氢键的二缔合，没有发生化学反应。热重分析发现三元低共熔物在100*C以下具有良好 的热稳定性。500次热循环试验结果：CA-MA-PA；CA．MA．SA；CA．PA．SA相变温度 和相变潜热变化了．0．88％，0．06％；．0．78％，1．77％；．0．08％，1．57％，三元低共熔物具 有良好的热循环稳定性。蓄／放热试验和温度阻尼率表明三元低共熔物具有较好的温度 调控作用，满足建筑相变节能材料性能的要求。但三元低共熔脂肪酸是固．液相变材料， 固一液相变时会发生液态的宏观流动，不宜直接应用于建筑节能材料。 根据Kissinger动力学法计算三元低共熔脂肪酸固．液相变活化能昂在250～350 kJ·mol～，相关系数平方R2o．97，ln(fl／7；p)与(1／品)线形关系显著。三元低共熔脂肪 酸固-液相变的反应级数均为l左右，说明三元低共熔脂肪酸固．液相变反应是一级反 应。 万方数据 广东工业大学博士学位论文(2)以三元低共熔脂肪酸为相变材料，有机改性蒙脱土(OMMT)为支撑材料， 广东工业大学博士学位论文 (2)以三元低共熔脂肪酸为相变材料，有机改性蒙脱土(OMMT)为支撑材料， 制备三元低共熔脂肪酸／OMMT复合相变材料，确定3种复合相变材料的最佳质量配 比：CA．MA．PA：OMMT=7：3，相变温度和相变潜热分别为21．06℃和103．40 J．g～； CA．MA．SA：OMMT=7：3，相变温度和相变潜热分别为20．14℃和89．14 J．g～；CA-PA． SA：OMMT=6：4，相变温度和相变潜热分别为24．56℃和91．81J·g一。 FT-IR和X．RD测试结果表明，三元低共熔脂肪酸与OMMT只是简单的嵌合关