正十二醇/二氧化硅微胶囊相变材料的制备及热物性研究

相变储能材料利用物质发生相态变化时对热量进行吸收和释放,能够很好的解决热量在时间和空间上的不匹配现象,提高能源的利用效率,尤其在建筑节能方面。但是相变材料在发生相变时由于存在流动性,易泄露,体积变化及与外界环境发生反应等问题,限制了其应用范围。微胶囊相变材料通过一定的封装技术,能够有效的解决这一问题,因此成为近年来的研究热点。本文以正十二醇为相变芯材,制备了正十二醇/二氧化硅微胶囊相变材料,并对其微观结构、化学组成和热物性能进行表征和测试。以正硅酸乙酯(TEOS)为二氧化硅的硅源,采用溶胶-凝胶法制备一系列微胶囊相变材料。探究乳化剂的用量、溶液的pH值和正十二醇/TEOS的质量比对微胶囊的微观结构和相变行为的影响。实验得出的最佳的工艺参数为复配乳化剂的用量为1.5g,溶液的pH值为2.45,正十二醇/TEOS的比为2:3,合成的微胶囊具有近球形结构,分散性也较好,二氧化硅对正十二醇成功包覆。差示扫描量热仪(DSC)结果表明,制备的微胶囊的熔融潜热为103.4J/g,凝固潜热为99.64 J/g。红外光谱(FTIR)显示正十二醇与SiO_2之间只是物理结合,未发生化学反应。以硅酸钠为硅源,采用化学沉淀法对正十二醇/二氧化硅微胶囊相变储能材料的制备工艺进行探究。实验通过红外光谱(FTIR)、DSC、SEM、热重分析仪(TGA)对样品进行测试和表征,研究正十二醇与二氧化硅的投料比对实验结果的影响。结果表明,当正十二醇与二氧化硅的投料比为4:1时,生成的微胶囊相变材料呈球形较好,具有较致密的表观结构和较好的热物性能。DSC结果显示微胶囊相变材料的熔融温度为21.03℃,熔融潜热为116.70J/g,结晶相变温度为19.58℃,结晶相变潜热为114.61J/g。此外,本文还对溶胶-凝胶法和化学沉淀法制备的微胶囊进行对比研究。分析工艺流程、微观结构、相变行为、热稳定性等参数差异。结果表明,化学沉淀法制备的正十二醇/二氧化硅微胶囊相变材料,无论从原料成本,操作工艺,还是热物性能,都具有更大的优势,因此在建筑节能具有更大的实用性。