Page 117 - 《精细化工》2023年第6期

第 6 期 孟良晨，等: 二维手风琴状棕榈酸/MXene 复合相变材料的制备及性能 ·1267·

凝固温度分别为 59.70、56.81、57.16 和 57.58 ℃。
PA/MXene-2%、PA/MXene-11%和 PA/MXene-20%的
熔融温度比 PA 的熔融温度略小，这是由于 MXene
良好的导热性能加速了 PA 的熔化。

图 3 MXene、纯 PA 和 PA/MXene-11%的 FTIR 谱图
Fig. 3 FTIR spectra of MXene, pure PA and PA/MXene-11%

2.2 PA/MXene 的形貌表征
图 4 是 MXene 和 PA/MXene-11%的 SEM 图。
如图 4a 所示，在刻蚀过程中含氟均质酸溶液的持续
图 5 纯 PA 和 PA/MXene 的 DSC 曲线
扩散将 Ti 3 AlC 2 转变为具有多层形状的 MXene，即 Fig. 5 DSC curves of pure PA and PA/MXene
“手风琴形”块状颗粒，颗粒大小在 1~10 μm。PA
的高润湿能力，MXene 的分层结构，以及两者之间 表 1 PA 和 PA/MXene 的热能储存特性
的毛细管和表面张力可使 PA 在复合材料中分布良 Table 1 Thermal energy storage properties of PA and
PA/MXene
好，与 MXene 紧密结合，MXene 的层状结构对 PCM
熔化 凝固
能起到良好的密封作用，可以有效地抑制 PCM 发生 样品
T m/℃ ΔH m/(J/g) T f/℃ ΔH f/(J/g)
固-液相变时发生泄漏的风险。
PA 59.17 194.5 59.70 198.1
PA/MXene-2% 56.06 155.7 56.81 156.2
PA/MXene-11% 55.72 152.1 57.16 156.5
PA/MXene-20% 55.46 147.0 57.58 154.5

如表 1 所示，PA、PA/MXene-2%、PA/MXene-11%
和 PA/MXene-20%的熔化潜热（ΔH m ）分别为 194.5、

155.7、152.1 和 147.0 J/g。对于 PA、PA/MXene-2%、
图 4 MXene（a）和 PA/MXene-11%（b）的 SEM 图
Fig. 4 SEM images of MXene (a) and PA/MXene-11% (b) PA/MXene-11%和 PA/MXene-20%，其凝固潜热（ΔH f）
分别为 198.1、156.2、156.5 和 154.5 J/g。由于 MXene
如图 4b 所示，MXene 的松散手风琴式结构有 在熔化和凝固时不吸收和释放热量，复合材料中 PA
利于扩大其表面积，提高吸收能力。由于强表面张 含量决定了材料的潜热储存能力。因此，复合材料
力、松散的手风琴式结构、强氢键和高毛细管吸附 的储热性能只与 PA 有关，随着 MXene 质量分数的
能力，MXene 纳米片之间充满了大量的 PA。此外， 增加，复合材料中 PA 的质量分数随之降低，潜热
MXene 粉末的手风琴式结构确保了良好的封装效 逐渐降低。复合 PCM 具有合适的相变温度和较强的
果，抑制了 PA 的泄漏。 储热性能，是一种优良的低温相变材料。
2.3 PA/MXene 的储热性能 2.4 PA/MXene 的热稳定性
图 5 和表 1 是 PA/MXene 复合材料的 DSC 曲线 在评估用于热能储存或热调节的 PCM 时，热稳
及其相变温度和相变潜热的数据。 定性是至关重要的参数之一。图 6a 和 b 分别为纯
如图 5 所示，所有材料在加热时出现 1 个吸热 PA 和 PA/MXene 的 TGA 和 DTG 曲线。表 2 中总结
峰，冷却时出现 1 个放热峰（图中标注数据为 PA）。 了所有样品的起始和最高分解温度。可以看出，热
由于 PA 的熔融将热能储存起来，熔融温度（T m ） 失重共有一个阶段，由于 PA 的分解，每个样品在
出现 在 55~60 ℃ 间。如 表 1 所示 ， PA 、 152 ℃以上开始失重，最高分解温度在 248 ℃以
PA/MXene-2%、PA/MXene-11%和 PA/MXene-20%的 上，对应于 PA 的分解。PA/MXene 样品也表现出单
熔融温度分别为 59.17、56.06、55.72 和 55.46 ℃， 步失重的行为，而 PA/MXene-20%的最高分解温度