石蜡复合相变蓄热材料的制备及改性
近年来基于相变材料(PCM)开发的蓄热器件越来越多的受到大家的关注，为减少能源浪费提供有效的技术手段。PCM作为其中的核心材料，原理是利用材料熔化-凝固过程的相变潜热，实现对热量的收集储存与释放。有机类PCM具有相变潜热大、体积变化小、性质稳定、不腐蚀的优势，但也存在低导热和熔融态下易泄漏的缺陷。所以，提高PCM导热性和减少熔融状态下的泄露，对材料实现规模化应用，尤其是化工生产中的余热回收及再利用，间接促进节能减排，具有实际的指导意义。 在本工作中，以石蜡(PA)作为PCM，为了减少石蜡熔融状态下的渗漏，选用高密度聚乙烯(HDPE)作为封装材料。制备了PA/HDPE的复合PCM，70℃下的渗漏测试表明，HDPE复合质量比例为20％时渗漏率约为15％。结合差式扫描量热(DSC)测试了复合PCM的相变潜热，优选出HDPE的质量比区间为10-20％，且红外和热重分析表明材料具有良好的化学相容性和热稳性。 为了提升复合PCM的导热性能，分别采用熔融共混和真空浸渍的方式添加膨胀石墨(EG)和泡沫铜(Cu Foam)制备了形状稳定的高导热复合PCM。通过综合对比导热性能与潜热，优选出样品PCM10-5(HDPE:10 wt％，EG:5wt％)，其导热率是纯石蜡的2.7倍，相变潜热为119J/g(纯石蜡:139J/g)，对温度的响应速度提高了约25.9％，经过120次热循环PCM10-5的热损失在5％左右，显示良好的热循环稳定性。此外，样品PCM-CuF(以EG/CuFoam为导热填料)的导热测试结果显示其导热率为纯石蜡的14.3倍，但是考虑到其潜热量仅约为纯石蜡的43％，对于蓄热用途的复合PCM，仅推荐泡沫铜作为一种备选材料。
复合相变材料;石蜡;余热回收;泡沫铜;导热性能
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
曹达鹏
2021
中文
TB34
2021-09-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）