Page 99 - 《精细化工》2021年第4期
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第 4 期 鄢冬茂,等: PEG/APS-SiO 2 /O-CNTs 导热增强相变材料的制备及性能 ·733·
定形硅凝胶的复合结构。另外,PEG 的 2θ 位置在复 的衍射峰与纯 PEG 相比峰强度有一定程度下降。这
合相变材料上并没有明显变化,这也说明 PEG 与 是由于复合相变材料中的网络结构在一定程度上影
APS-SiO 2 以及 PEG 与 APS-SiO 2 /O-CNTs 的复合并 响了 PEG 的结晶性能 [15] 。
未影响 PEG 的结晶形态。但是从 XRD 图中可以看 PEG、PEG/APS-SiO 2 和 PEG/APS-SiO 2 / O-CNTs
出,PEG/APS-SiO 2 和 PEG/APS-SiO 2 /O-CNTs 两者 的 SEM 图见图 7。
图 7 PEG(a),PEG/APS-SiO 2 (b),PEG/APS-SiO 2 /O-CNTs(c)的 SEM 图
Fig. 7 SEM images of PEG (a), PEG/APS-SiO 2 (b) and PEG/APS-SiO 2 /O-CNTs (c)
从图 7 可以看出,PEG 表面光滑均匀,这是由 分数〕分别为–127.7、–167.9、–174.5 J/g,而实际
于 SEM 电子枪聚焦过程中 PEG 熔化所致。在 测试结果分别为–72.67、–121.5、–134.2 J/g;理论
PEG/APS-SiO 2 的 SEM 图中可以观察到均匀、光滑、 结晶焓〔纯 PEG 结晶焓(226.0 J/g)乘以其质量分
无 空隙的形 貌,表明 PEG 被分 散并吸附 在 数〕分别为 135.6、178.3、185.3 J/g,而实际结晶焓
APS-SiO 2 凝胶的多孔网络中。在 PEG/APS-SiO 2 / 分别为 61.6、116.9、126.6 J/g。实际焓值比理论焓
O-CNTs 的 SEM 图中能看见穿插在复合相变材料 值低,而且 PEG 的质量分数越低,偏差越大。实际
中的 O-CNTs。 相变焓低于理论值的主要原因为,SiO 2 网络结构会
综合定形效果测试、FTIR、XRD 和 SEM 分析 对 PEG 结晶造成干扰,使 PEG 链的晶体排列和取
表明,PEG 与 APS 改性的 SiO 2 凝胶支撑材料之间 向受到限制 [16] 。但 CM3 的熔化焓和结晶焓分别达到
没有化学作用,PEG 长链通过毛细管作用、表面张 –134.2 和 126.6 J/g,与常用的石蜡基有机相变材料
力和氢键的相互作用完全或部分渗透到介孔 SiO 2 结 (相变焓值 70~ 120 J/g)相比,仍属于较高的结晶
构中,在反复相变过程中 PEG 不发生渗漏。表征结
焓和熔化焓,说明复合相变材料具有较大的热存储
果表明成功制备了 PEG/APS-SiO 2 /O-CNTs 的定形相
能力。从表 2 还可以看出,复合相变材料的相变熔
变复合材料。
化和结晶温度高于纯 PEG。这可以解释为,以 PEG
2.3 PEG/APS-SiO 2 /O-CNTs 复合相变材料热性能
为连续相的结构中,O-CNTs 起到了异质成核剂的作
分析
用,形成了部分更完善的球晶,因而熔融和结晶温
相变焓和相变温度是相变材料重要的性能指
度更高 [17] 。
标,相变焓值由测试仪器根据 DSC 曲线积分值直接
给出数据,相变温度为 DSC 曲线峰值对应的温度
值。图 8 为 PEG、PEG/APS-SiO 2 和 PEG/APS-SiO 2 /
O-CNTs 的 DSC 测试曲线,其相变温度和相变焓结
果如表 2 所示。
从图 8 可以看出,PEG 的熔化温度区间为 55~
65 ℃,结晶温度区间为 32~42 ℃之间。CM1~3 复
合相变材料的熔化温度区间为 58~70 ℃,结晶温度区
间为 35~45 ℃之间。PEG/APS-SiO 2/O-CNTs 复合相变
材料的熔化温度和结晶温度都有一定程度的提高。
从表 2 也可以看出,随着 PEG 含量增加,不同
PEG 含量的复合相变材料的相变焓绝对值相应增 图 8 PEG、PEG/APS-SiO 2 和 PEG/APS-SiO 2 /O-CNTs
(CM1~3)的 DSC 曲线
加。PEG 质量分数为 60.0%、78.9%、82.0%时,理
Fig. 8 DSC curves of PEG, PEG/APS-SiO 2 and PEG/APS-
论熔化焓〔纯 PEG 熔化焓(–212.8 J/g)乘以其质量 SiO 2 /O-CNTs(CM1~3)