定形相变材料的研制及热性能分析
3.1.3 材料均匀性
我们分别在两个定形相变材料试样(组成材料一样,石蜡所占百分比不同)的4个不同部位分别取样进行DSC分析,得结果见图2,从图中我们可以看出同一试样不同部位相变潜热值差别不大,差别在10%以内,说明定形相变材料中石蜡分布较均匀。
3.1.4 潜热测定及石蜡掺混比临界值讨论
图2 试样不同部位潜热值测试结果
图3 60#石蜡DSC测试曲线
图4 定形相变材料(石蜡占70wt%)DSC测试曲线
图5 定形相变材料(石蜡占90%)DSC曲线
图6 不同比例石蜡的定形相变材料的潜热测试值
从60#石蜡DSC测试曲线(图3)可以看出,60#石蜡有两个相变峰,每个相变峰出现在40℃附近,较小,第二个相变峰出现在60℃,较大。从定形相变材料的DSC曲线(图4,5)中同样可以看到这两个相变峰,聚乙烯熔融的峰出现在120℃附近。可以看到两者的温度差约为60℃,能够保证在定形相变材料中石蜡发生相转变由固态变成液态时,聚乙烯能支撑结构使得材料形态不变。由DSC测得的相变热和用石蜡所占百分比概算得的结果差别不大。图6为含不同比例的石蜡的定形相变材料的潜热,石蜡含量在70%~90%之间,材料的相变热在130~175kJ/kg,可以看出潜热值随石蜡所占比例增加近似线性增加。为了实现支撑材料的对整体结构的支撑作用,支撑材料在定形相变材料中所占比例应有一个下限,即石蜡所占比例有一个上限,在制备定形相变材料时,石蜡比例达到90%时,定形相变材料有一些渗出现象,所以石蜡在定形相变材料所占质量百分比的不宜大于90%。
3.1.5其他
用HDPE和60#石蜡混和,石蜡掺混比达到80wt%时,定形相变材料性能较好,材料潜热测量值达到144.4kJ/kg。
3.2 扫描电子显微镜分析结果
利用扫描电子显微镜对用低压聚乙烯和60#半精炬石蜡(熔点60~62℃)制成的定形相变材料进行了结构分析。对定形相变材料的脆断面进行了拍照观察,然后用有机溶剂溶去石蜡对HDPE构架进行了观察。
图7 定形相变材料扫描电镜结果(1500倍)
图8 定形相变材料扫描电镜结果(3000倍)
对定形相变材料断面用有机溶剂浸泡后溶去石蜡后的'表面分析,得到图7和图8 的扫描电镜照片。浅色部分为聚乙烯的形成的骨架,深色的部分为石蜡被浸泡溶去后形成的凹陷。可以看到,定形相变材料分布较均匀,聚乙烯形成了空间的网状结
构。在石蜡熔融时,聚乙烯能够起到的支撑和封装作用,使材料的整体武装不发生变化。
4 结论
可用不同类型的高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯等一系列高分子材料作为支撑和微封装材料,不同熔点、不同类型的石蜡作为相变材料,制备系列定形相变材料,其中石蜡质量百分比可达80%,潜热较高,均匀性较好。有望作为相变地板应用到房屋建筑当中,并且可能和其他材料混合作业一种新型的建筑材料。下一步需要继续改进材料制备的工艺,改善材料的力学及其他性能。
参考文献
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