Page 117 - 《精细化工》2021年第3期
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第 3 期                      李雪峰,等:  光固定型的十八烷相变材料制备及热性质                                    ·537·


            合材料质量快速下降主要是 ODE 的分解所致。在                              (1)以不同质量比的 ODE 和 NPGDMA 为原料
            210~475  ℃内,复合材料质量继续下降,主要是由                        制备复合相变材料,通过比较复合相变材料的泄漏
            于 NPGDMA 的大量分解所致。在 475  ℃后,                        率,最终确定 ODE 和 NPGDMA 质量比为 1∶1。以
            NPGDMA 和 ODE 几乎完全分解。BN 在 25~700  ℃                 BN 作导热填料,当 BN 添加量为 5%时,ODE/
            内没有明显的质量损失,表明 BN 具有较高的热稳                           NPGDMA/BN 导热系数与 ODE 的导热系数相比提
            定性。                                                高了 49.6%。
                 用差示扫描量热法(DSC)分析复合材料的热                            (2)通过 FTIR 和 XRD 表征证明,ODE、
            性能,结果见图 12。从图 12 可以清楚地观察到,                         NPGDMA 和 BN 3 种原料间并没有发生化学反应,
            ODE 有一个明显的转变峰。样品的潜热(ΔH)和                           仅是一种物理混合过程。SEM 和 EDS 分析表明,
            峰值温度(T r )数据列于表 1。根据 DSC 曲线计算                      三者充分并均匀地混合在一起。通过加热实验表明
            出 ODE、ODE 含量为 50%ODE/NPGDMA 和 BN 含                 在 60  ℃,ODE 完全熔化时,所制复合相变材料仍
            量为 5%的 ODE/NPGDMA/BN 的熔融焓分别为                       能保持较好的形状,未发生泄漏。
            223.6、110.8 和 103.9 J/g。由于 NPGDMA 和 BN 不              (3)用 DSC 测定 ODE/NPGDMA 和 ODE/
            参与相变,因此,样品的潜热主要取决于复合相变                             NPGDMA/BN 的熔融焓,分别为 110.8 和 103.9 J/g,
            材料中 ODE 的质量分数。潜热数据表明,制备的样                          显示制备的 ODE/NPGDMA/BN 复合材料具有较好
            品能够用于热能储存。                                         的储热性能。
                                                                   本研究结果为制备具有形状稳定性和低泄漏的
                                                               复合相变材料提供了一条可行的路径。

                                                               参考文献:

                                                               [1]   IBRAHIM  H, ILINCA A, PERRON J.  Energy storage systems-
                                                                   characteristics and comparisons[J].  Renewable and Sustainable
                                                                   Energy Reviews, 2008, 12(5): 1221-1250.
                                                               [2]   DEMIRBAS  M F.  Thermal  energy storage and phase change
                                                                   materials:  An overview[J]. Energy Sources, Part B: Economics,
                                                                   Planning and Policy, 2006, 1(1): 85-95.
                                                               [3]   ZAYED  M E, ZHAO J,  ELSHEIKH A  H,  et al. Applications of
                                                                   cascaded phase change  materials in solar water collector storage
                                                                   tanks: A review[J]. Solar Energy Materials and Solar Cells, 2019,
            图 12  ODE、ODE/NPGDMA 和 ODE/NPGDMA/BN 的                 199: 24-49.
                   DSC 曲线                                      [4]   XU B, LI P W, CHAN C. Application of phase change materials for
            Fig. 12    DSC  curves of  ODE, ODE/NPGDMA and  ODE/   thermal energy storage in concentrated solar thermal power plants: A
                    NPGDMA/BN                                      review to recent  developments[J].  Applied Energy, 2015, 160:
                                                                   286-307.
                                                               [5]   WANG Z Y, QIU F, YANG W S, et al. Applications of solar water
                      表 1   复合相变材料的热性能数据                           heating system with phase change material[J]. Renewable and
            Table 1    Thermal performance data of composite  phase   Sustainable Energy Reviews, 2015, 52: 645-652.
                     change materials                          [6]   SWANSON T D, BIRUR G C. NASA thermal control technologies
                                  升温             降温                for robotic spacecraft[J]. Applied Thermal Engineering, 2003, 23(9):
                   样品                                              1055-1065.
                             ΔH/(J/g)   T r/℃   ΔH′/(J/g)   T′ r/℃
                                                               [7]   CUI Y P, XIE J C, LIU J P, et al. A review on phase change material
              ODE             223.6  31.31   222.0   24.21         application in building[J]. Advances in Mechanical Engineering,
              ODE/NPGDMA      110.8  30.80   109.6   24.42         2017, 9(6): 1-15.
                                                               [8]   ZHOU G B, YANG  Y P,  WANG  X,  et al. Numerical  analysis of
              ODE/NPGDMA/BN   103.9  30.14   103.0   23.50
                                                                   effect of shape-stabilized phase change material plates in a building
                                                                   combined with night ventilation[J]. Applied Energy, 2009, 86(1):
            3   结论                                                 52-59.
                                                               [9]   LI Y C, SANG G L, SHI H W. Potential applications of phase-change
                 本文选取相变温度为 28  ℃的 ODE 作为相变材                        materials (PCM) in building energy efficiency[J]. Journal of New
                                                                   Materials for Electrochemical Systems, 2014, 17: 123-127.
            料,以 NPGDMA 为单体,通过光固化反应得到具                          [10]  CIPOLLONE R, BIANCHI G, BATTISTA D, et al. Experimental and
            有 3D 网状结构的聚合物,解决了 ODE 发生相变时                            numerical analyses on a plate heat exchanger with phase change for
                                                                   waste heat recovery at off design conditions[J]. Journal of Physics:
            泄 漏 的 问题。 用高 导热填 料 BN 来提 高 ODE/                        Conference Series, 2015, 655: 12-38.
            NPGDMA 的导热 性能 ,成功 合成 了一种 ODE/                      [11]  NOMURA T, OKINAKA N, AKIYAMA T. Waste heat transportation
            NPGDMA/BN 复合相变材料,改善了 ODE 的泄漏                           system, using  phase change  material (PCM) from steelworks to
                                                                   chemical plant[J]. Resources Conservation and Recycling, 2010,
            和导热性低的问题。                                              54(11): 1000-1006.
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