有机_无机纳米复合相变储能材料的制备_张翀.pdf

第17卷第5期高分子材料科学与工程Vol.17,No.5
2001年9月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGSept.2001

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有机ö无机纳米复合相变储能材料的制备

张羽中1,陈中华2,张正国2
(1湖北大学化学与材料学院,湖北武汉430062;2华南理工大学化学工程研究所,广东广州510640)

摘要:利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)嵌入到具有层状结构的膨润土层间,使膨润土层间得到改
性;通过交换反应,使三羟甲基丙烷和新戊二醇嵌入膨润土层间而制得有机ö无机纳米复合相变储能材
料。利用X射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)对制得的有机ö无机纳米复合相变储能材料进行了
表征。

关键词:有机ö无机纳米复合;相变;储能材料;层状硅酸盐;三羟甲基丙烷;新戊二醇
中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:100027555(2001)0520137203

目前国内外相变潜热储能技术的实际应用膨润土:化学纯,上海试剂四厂产品,钙钠
研究主要包括如下几个方面:(1)将储热器与换型,离子交换容量为93meqö100g,使用前在
热器结合起来,利用储热器将相变材料与传热105℃烘干4h;十六烷基三甲基溴化铵:分析
流体分开,并通过换热器实现传热流体与相变纯,山东济宁市天宁化学试剂有限公司产品;三
材料的热交换[1～3]。(2)将相变材料包裹在胶囊羟甲基丙烷(TMP):化学纯,上海试剂一厂产
状结构内,胶囊的材料大多是采用高密度聚乙品;新戊二醇(NPG):工业级,佛山市化工实验
烯等有机高分子聚合物,其形状包括颗粒状或厂产品。
球状,传热流体就在胶囊状相变材料的堆积床1.2膨润土-十六烷基三甲基溴化铵(Ben-
内移动,并与相变材料进行热交换。(3)采用聚tonite-CTAB)嵌入复合物的合成
合的方法形成高分子聚合物的复合相变材料。在1500mL的三口烧瓶中,加入100g膨
层状硅酸盐通过层间改性后,与有机物或润土和1000mL蒸馏水,搅拌至膨润土分散均
高聚物所制得的有机2无机纳米复合材料,因其匀后,加入计量的CTBA,于80℃搅拌24h。离
具有独特的优越性能,在许多方面得到广泛的心分离,用80℃蒸馏水洗至洗涤水中用Ag2
[4～6]
应用。利用层状硅酸盐层间阳离子易被交NO3水溶液检验不含卤离子。自然风干,研碎
换的特点,采取一定的方法和手段,使某些固体后在真空烘箱中80℃烘至恒量。
相变物质嵌入到层状硅酸盐的层间可制得无腐1.3有机ö无机纳米复合相变储能材料的制备
蚀性、可选择的有机相变材料,由于相变温度范在500mL的三口烧瓶中,加入20g改性
围广,实用性强,从根本上克服了传统相变材料膨润土(Bentonite2CTAB)和250mL蒸馏水,
制备方法的不足。目前,国内外有关这方面的研加热搅拌至完全分散均匀,再将一定量的NPG
究工作报道较少。或TMP+NPG加入50℃的蒸馏水中使其完
全溶解后倒入上述三口烧瓶中,80℃搅拌48
1实验部分
h。离心分离,用50℃蒸馏水洗涤3次。自然风
1.1原料

X收稿日期:2001203205;修订日期:2001207209
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50073006)
作者简介:张羽中(1965-),女,讲师.联系人:陈中华.
138高分子材料科学与工程2001年

干,研碎后在真空烘箱中50℃烘至恒量,即得Fig.1中曲线(a)、(b)、(c)、(d)和(e)分别
膨润土2新戊二醇(Bent2NPG)或膨润土2新戊为烘干的膨润土、未烘干的膨润土、Bent2
二醇+三羟甲基丙烷(Bent2NPG+TMP)纳米CTAB、Bent2NPG和Bent2NPG+TMP的X射
复合相变储能材料。线衍射图谱。比较Fig.1(a)和(b)可看出,膨润
1.4分析与测试土在105℃烘4h,(001)晶面的2H值为0.9968
XRD:用日本理学DöMAX2ËX型X射线nm,表明膨润土层间的水分基本上被脱离出
衍射仪,Cuö石墨靶,波长K=0.15418nm,扫描来;而膨润土未经烘干,其(001)晶面的2H值则
速率2°ömin,衍射角范围2°≤2H≤40°,辐射管为1.5250nm,且峰的强度比较大,这一结果说
电压30kV,管电流30mA。明膨润土具有极易吸附水分而使层间被扩张的
DSC:用美国TAInstruments公司DSC2特征。
2910型仪器测定,升温速率为10℃ömin。由Fig.1(c)、(d)和(e)可看出,CTAB嵌入
到膨润土的层间后,其(001)晶面的2H值变为
结果与讨论
23.3653nm,层间距被扩张了2.3685nm,表明
复合材料的广角衍射分析
2.1XCTAB已进入膨润土的层间,与层间的