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定形相变材料研制探析论文摘要本工作研制了一组定形相变材料这们分别采用不同的支撑材料有聚乙烯、聚丙烯、橡胶等所用芯材石蜡熔点也不同分析了复合材料的均匀性对定形相变材料中石虹的掺混比进行了讨论并采用电子扫描显微镜、DSC差示扫描量热仪等仪器对其理化结构及热性能进行了分析。该类材料的研制成功有望成为电蓄热地板采暖用的关键材料为开发具有中国特色的环保采暖方式提供帮助。关键词定形相变材料贮能石蜡1引言利用相变材料的相转变潜热或蓄冷温度变化小、蓄能密度大在太阳能利用、工业余热和废热回收及建筑采暖和空调节能等领域有着广阔应用前景[1]。传统的固液相变贮能材料在实际应用中都需用容器封装增加了传热时相变材料与外部传热介质间的热阻降低了传热效率且增加了封装成本。定形相变材料是由相变材料和高分子支撑和封装材料组成的复合贮能材料由于高分子囊材的微封装和支撑作用作为芯材的相变材料发生固液相变时不会流出且整个复合材料即使在芯材熔化后也能保持原来的形状不变并且有一定的强度。该类材料有以下优点：无需封装不泄漏从而减小了封装成本和难度并减小了相变材料和传热流体间热阻。该类材料在建筑暖通空调领域及建筑材料领域有着较为广阔的应用前景。Inaba教授[2]较早研究了高密度聚乙烯和熔点54℃的石蜡体系混成的定形相变材料的热物理性质石蜡掺混比例为74wt%。叶宏等人[3]也对石蜡和高密度聚乙组成的定形相变材料进行了研究他们用几种高密度聚乙烯和熔点在58℃左右的精炼和半精炼石蜡作为原料石蜡在定形相变材料中所占比例为75wt%。法国的XavierPy等人[4]制备了石蜡-膨胀石墨定形相变材料并研究了体系的热物理性能石蜡掺混比例为65wt%～95wt%。华南理工大学的肖敏等人[5]研究了石蜡和热塑弹性体SBS组成的复合相变材料在加入石墨后热传导性能的提高他们加入的石蜡含量在20wt%～80wt%范围内。定形相变材料研制中多以高密度聚乙烯、SBS或石墨为支撑材料石蜡为相变材料对定形相变材料的均匀性分析不够对支撑材料类型及石蜡掺混比对定形相变材料材料性能的影响讨论不够充分。本工作应用不同熔点的石蜡和一些高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯及橡胶作原料研制出一些定形相变材料。对材料的均匀性进行了分析并对相变材料的的掺混比进行了讨论。用DSC差示扫描量热仪和电子扫描显微镜等仪器对材料进行一些结构和热性能方面的分析研究其中应用低压聚乙烯和石蜡共混石蜡所占比例最高达到90wt%。2实验2．1实验试剂切片石蜡熔点48～50℃；半精炼石蜡熔点56～58℃58～60℃60～62℃；精炼石蜡58～60℃；低压聚乙烯J-0；高压聚乙烯1L2A；高压聚乙烯1F7B。2．2实验仪器平板硫化仪、DSC2910差示扫描量热仪、橡胶塑料实验机、SF-11型塑料粉碎机、电子扫描显微镜。2．3实验内容首先用不同熔点的石蜡和低压聚乙烯共混形成定形相变材料然后采用不同种类的高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯以及SEBS作为支撑材料制备出不同的定形相变材料对它们的性能进行了研究分析。对定形相变材料进行DSC测试升温速率5℃/min。对一些材料的微观结构用扫描电子显微镜进行了研究分析。3结果分析3．1DSC分析结果3.1.1不同支撑材料与48#切片石蜡的实验用切片石蜡和不同类型低压聚乙烯和聚丙烯进行了实验石蜡所占的质量百分比相同可以从图1看出有些HDPE组成的材料潜热值偏低一方面由于材料本身造成的材料各处潜热测量值有差异另一方面则是由于材料和工艺的适应性不好。研制定形相变材料时针对不同的材料要相应的调整制备工艺。图1不同支撑材料与48#石蜡组成材料的潜热测量值1-HDPE5000S；2-HDPE5200B；3-HDPE2200J；4-HDPEJ0；5-PPS10033．1．2不同熔点石蜡实验我们对J0型HDPE与不同熔点石蜡混制备定形相变材料进行了实验可以看出相同比例的精炼、半精炼石蜡组成的定形相变材料潜热值判别不大而这个差别是由于原材料的潜热不同造成的（表1）。可以以不同熔点的石蜡为原料制出一系列不同熔点范围的定形相变材料应用到不同领域中去。不同熔点石蜡组成材料的潜热值表1石蜡类型半精炼56#半精炼58#精炼58#半精炼60#相变潜热值（kJ/kg）103.197.37101.5111.23.1.3材料均匀性我们分别在两个定形相变材料试样（组成材料一样石蜡所占百分比不同）的4个不同部位分别取样进行DSC分析得结果见图2从图中我们可以看出同一试样不同部位