摘要：近年来，相变储能材料(phase change material，PCM)成为国内外能源利用和材料科学方面探讨的热点。相变储能技术可解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾，因而是提升能源利用率的有效手段。相变材料微胶囊是利用胶囊中的相变材料能在相变温度附近发生固－液（或液－固）相转变而产生热效应的原理来达到吸收、储存或释放热能的效果。目前，相变微胶囊有着热容量低，热传导率低，过冷度高，功能单一，热稳定性低，利用寿命低等局限，本课题通过在传统相变微胶囊中复合碳纳米管，改善传统相变微胶囊的过冷度、热稳定性等性能。本课题以三聚氰胺－甲醛树脂作为壳材，溴代十六烷作为芯材，芯材料/壳材料重量比为5:1，2种不同壳材料的甲醛与三聚氰胺分子摩尔比（F/M）1.8和2.2，3种不同的碳纳米管加入量0g，0.5g和1g，采取原位聚合的策略，在温度较温和的条件下，通过制约聚合速率，实现对相变材料较好的包覆效果，以而制备出碳纳米管复合相变微胶囊。采取温度显示巡检仪测试溴代十六烷加入CNT前后的热学性能变化。采取扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FTIR）、热重浅析仪（TG）、差示扫描量热仪（DSC）等测试仪器对相变材料微胶囊的表面形貌、粒径大小及分布、理化性质、热学性质等进行了表征，并对测试结果进行了浅析。对微胶囊的测试结果表明：微胶囊的结构呈圆球形，分散状态良好，有少部分粒径在纳米级别的微胶囊有着；微胶囊的粒径分布范围在0.5~7.5μm，加入碳纳米管后平均粒径降低到2.47μm，且分布集中；碳纳米管的加入对相变微胶囊的晶型不产生影响；高F/M的微胶囊的热稳定性优于低F/M，且随着CNT加入量的增加，微胶囊的热稳定性有增加的走势，最好的是CNT2.2~(-1)，综合热稳定温度为481.1℃，最差的是CNT1.8-0，综合热稳定温度为427.2℃；在微胶囊包裹率方面，加入CNT后，F/M=1.8微胶囊的包裹率没有显著变化，F/M=2.2微胶囊的包裹率以75.37%降低到了62.22%；在抑制过冷度方面，传统相变微胶囊CNT2.2-0要优于CNT1.8-0，过冷度以9.77℃降低到8.77℃，碳纳米管复合相变微胶囊中CNT1.8~(-1)最好，过冷度缩小到6.84℃，此外，碳纳米管复合相变微胶囊都要优于传统相变微胶囊，而且随着加入CNT量的增加，有提升的走势。采取干法直接涂层法对涤纶织物进行相变微胶囊涂层整理，测试了经涂层整理后，织物的表面形貌，重量增加，涂层厚度，断裂强力，透气量等服用性能，并重点浅析了织物的温度调节性能。对涂层整理织物的测试结果表明：整理后织物在纱线表面形成了一层显著的膜，并附着有相变微胶囊，但是分布不是很均匀；织物增重率在31%~32%之间，涂层厚度为0.02~0.03mm；织物的断裂强力由855N增加到1100~1200N；透气量在61L m~(-2) s~(-1)左右，约为整理前的1/6；在温度波动范围为~(-1)8℃~50℃和50℃~~(-1)8℃的环境下，经过涂层整理的织物，在升降温的历程中，于在溴代十六烷的相变点附近均出现了约1.5min的温度调节功能。关键词：碳纳米管论文纳米复合材料论文相变微胶囊论文过冷度论文温度调节论文
摘要2-4
ABSTRACT4-9
1 绪论9-17
1.1 相变材料9-10
1.2 相变微胶囊10-12
1.2.1 相变微胶囊的制备策略10-11
1.2.2 相变微胶囊的运用11-12
1.3 碳纳米管复合材料及碳纳米管复合相变微胶囊12
1.4 相变微胶囊涂层整理织物12-13
1.5 课题探讨背景13-15
1.6 课题探讨内容15-17
1.6.1 课题探讨目标15
1.6.2 课题的革新点15-17
2 实验部分17-27
2.1 实验设计17-19
2.1.1 工艺参数17-18
2.1.2 实验案例18-19
2.2 试验策略19-22
2.2.1 溴代十六烷加入 CNT 前后热学性能测试19
2.2.2 微胶囊的制备19-21
2.2.3 涂层整理织物的制备21-22
2.3 微胶囊性能评价22-24
2.3.1 扫描电镜测试22
2.3.2 红外光谱浅析22-23
2.3.3 X 射线衍射浅析23
2.3.4 热重浅析23-24
2.3.5 差示扫描量热浅析24
2.4 微胶囊涂层织物的性能评价24-27
2.4.1 织物重量24-25
2.4.2 织物厚度25
2.4.3 织物断裂强力25
2.4.4 织物透气量25-26
2.4.5 织物的温度调节性能26-27
3 碳纳米管复合相变微胶囊表面形貌与粒径27-33
3.1 碳纳米管复合相变微胶囊的表面形貌27-28
3.2 碳纳米管复合相变微胶囊的粒径28-32
3.2.1 微胶囊的粒径28-30
3.2.2 工艺参数对微胶囊粒径的影响30-32
3.3 本章小结32-33
4 碳纳米管复合相变微胶囊的理化性质33-52
4.1 碳纳米管复合相变微胶囊的化学结构33-34
4.2 碳纳米管复合相变微胶囊的结晶结构34-38
4.3 溴代十六烷加入 CNT 前后及碳纳米管复合相变微胶囊的热学性质38-47
4.3.1 溴代十六烷加入 CNT 前后热学性质38-40
4.3.2 微胶囊的热稳定性40-42
4.3.3 热焓值42-44
4.3.4 包裹率44-47
4.4 碳纳米管复合相变微胶囊的过冷性47-51
4.4.1 过冷度测试结果47-49
4.4.2 过冷度与工艺参数的联系49-51
4.5 本章小结51-52
5 碳纳米管复合相变微胶囊涂层整理织物性能52-57
5.1 涂层织物表面形貌52-53
5.2 织物重量53
5.3 织物厚度53
5.4 织物断裂强力53-54
5.5 织物透气量54
5.6 织物温度调节性能54-55
5.7 本章小结55-57
6 结论57-59
6.1 本课题主要结论57-58
6.2 不足与展望58-59
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