高密度聚乙烯基相变储能材料的性能研究

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作者：

朱旭

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摘要：

现今社会,随着科技的进步,生活水平的提高,人类充分认识到无论是在生活上还是在生产领域当中,我们对于能源的需求量越来越大,但是能源的枯竭日渐加剧,于是如何合理开发利用能源已经越来越受到人们的重视.相变储能材料能够在一定温度范围内,利用材料自身相态或结构变化,从环境吸收或是向环境释放潜热,从而能够达到调控环境温度的目的,当环境温度高于相变材料时,材料能够吸收并储存环境热量,降低环境的温度;当环境的温度低于相变材料时,材料会释放储存的环境热量,提高环境温度.本文是以石蜡,硬脂酸和月桂酸作为相变材料,以高密度聚乙烯(HDPE)为载体基质,将以上材料通过熔融共混的方法制备出相变储能材料片材,研究了不同石蜡含量的相变储能材料和相同石蜡含量不同无机填料含量的相变材料的力学性能,渗透扩散性能,热性能,导热性能.同时研究了不同比例的硬脂酸,月桂酸共混物为相变材料在加入无机填料后的力学性能,渗透扩散性能,热性能,导热性能.实验结果表明,当选用纯的58#石蜡作为相变材料,石蜡含量为50%时,通过熔融共混制备的相变储能材料的相变温度为50.4℃,达到最低;渗出百分比为28.3%,为少量渗出;SEM图像分析表明HDPE已经达到对石蜡的良好包裹效果;导热系数为0.5782W/(m·K),达到最大;但石蜡含量的不断增多也使力学性能不断降低.综合性能考虑,石蜡含量为50%时,制出的相变材料各项性能较好.在加入硅藻土和活性炭后,增强了相变材料的抗拉强度和断裂伸长率,增强了材料对石蜡的包覆能力,避免石蜡在相变时的扩散渗透,加入硅藻土和活性炭后的试样,相变材料的相变潜热都有略微的下降.当选用硬脂酸和月桂酸的共混物为相变材料,硬脂酸和月桂酸的比例为8:2,含量为40%时,通过熔融共混与HDPE制备的相变材料的DSC测试测得相变温度为37.56℃,相变潜热为148.28J/g,加入硅藻土的试样的相变温度能达到35℃左右,基本能够接近室温;随着无机填料的加入,相变材料的抗拉强度逐渐升高,其中加入硅藻土的试样的抗拉强度达到27.8Mpa,断裂伸长率为13.5%,表明硅藻土的加入能够增强材料的力学性能;SEM图像分析表明,加入活性炭的试样表面比较光滑,基本无液体渗出;渗透-扩散圈法数据表明,加入活性炭后,硬脂酸,月桂酸共混物渗出百分比为14.5%,达到微量渗出程度,吸附效果良好;加入活性炭后相变材料的导热系数虽有微小下降,但是导热效果优于加入硅藻土的试样.

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关键词：

高密度聚乙烯 石蜡 月桂酸 硬脂酸 硅藻土 活性炭 相变储能材料

年份：

2014