原料浸渍工艺对十二醇/木塑复合相变材料影响的研究

2017-11-16

近几十年,中国的工业经济 速,经 于石油、煤炭、天然气等化石能源 耗。但 化石能源消耗,也 题[1]。为 再生的化石能源的 耗,开 时期科学研究的新热点。相变储能 时间、强度及地点上的不匹配,是提 排的重要 一,近 关注[2-4]。相变储能材料 热、化 定、可 利用和可商 点,因 活中[5-6]。开发木塑复合 料,赋 能,可以节约能源,提高能源利用率[7-8],已成为研究的新热点。

国内外相变储 料,主要以石蜡、脂肪酸和多元醇为 主,较 报道饱和一元脂肪醇类相变材料的研究[9-14]。合适的相变 度、高熔化热、过冷度小、无毒无腐蚀 材料(PCM)的候选 据[15-16]。本 剂,利用不同的浸渍工 上;利 固定相变剂,再 料[17-18]。研究不同的浸渍 能、相 材料循环性能的影响。

1 实验部分

1.1 原料与仪器

聚丙烯(PP),大庆石化公 司;杨 粉(WF,80目),哈 滨永旭公司;抗氧剂-1010,江 司;马 聚丙烯(MA-g-PP),杭州 司;十 醇,天津市兴复精细化工研究所。

电热恒温鼓风干燥箱(DHG-9075A型),上 有限公司;高速万能粉碎机(FW-80型),天 限公司;数控超声波清洗器 (KQ-300DE型),昆 有限公司;转矩流变仪(RM-220A型),哈 司;压 片机,哈尔滨特 司;万 (RGT-20A型),深圳瑞 司;冲 (XJC-5型),河北 司;冰 (BCD-206TASJ X型),青 司;差 (DSC,PyrisDiamond型),美国 PE公司。

1.2 木粉负载相变剂的处理工艺

WF放入105℃烘箱 8h除 分,烘 置在密封的容 用。将 15g十 150mL无 醇中,放 中,再 30g WF,启 泵,抽走空气,真空度为0.1MPa。真 5、10、15、…、50min,最后取出抽滤称重。

作为对比实验向两个装有相同 等量的 WF,用薄膜封盖,一个直接放在实验台上,另一个置于 超声振荡清洗器中,处理时间及后续操作同上。

1.3 木塑复合相变材料样品的制备

将浸渍过后的 WF放到80℃干 中,干 12h,除 无水 乙醇。再取30g WF、20g PP、4g MA-g-PP,按照配比将原料于高速混合机中混合两次(每次30s),使 匀。将 料置于175℃转矩中混炼 6min,再 175℃压 板,冷压至室温,制成4mm厚的板材,并制成样条供性能测试。

1.4 性能测试

拉伸强度采 ASTMD 638—2014方 试,拉 5mm/min;弯 AST-MD790—2010方 试,跨 64mm,加 2mm/min;冲击强度测试:参照 GB 1843—2008标 准,在 机上进行冲击实验。

DSC测 试:N2 境,升 5℃/min,温 0~60℃,样品质量3~5mg;循环性能 试:将 3种 板材制成50mm×50mm×4mm样板各一 块,放 3个 中并放入-10℃的冰 10min,然 60℃干 中加热10min,使相变材料进行一个相变循环,如此进行50次 循环测试。

2 结果与讨论

2.1 负载后木粉质量与时间关系

图1为采用不同浸渍工艺处理相变剂和 WF,得到负载 相变剂的 WF质量 线。由 知,前 30min,3种浸渍工艺下 WF的 快,随 稳。这是 WF空 醇,所 渍速率快。随着时 加,相 WF内 程趋于平缓。由图1还 出,采 负载速度明显低于其他两个处理 式。这 使 得WF空腔中的空气被快 离,十 入;超 处理是 WF空 出,然 相变剂进入 WF空 腔,使 加。超 相比吸附量提高9.6%,比真空的吸附量提高了2.2%。

2.2 力学性能的影响

木塑复合相变 1所 示。由 知,添加十二醇的相 降,这 充在 WF空 WF表 面,在 复合材料的界面相容性,使力学性能降低。而对于超声处 WF后制备的相变材料,其力学性能 压、真 材料有显著提高,这 使 在WF空腔内部的 多,吸 少,对 WF和偶联剂的 小,常 WF表 多,对 于WF和偶联剂的影响大,所以力学性能差。

2.3 相变材料循环前后的 DSC分析

表2为 DSC数 据,结 艺对十二醇相变性能的影响及3种浸渍工艺的优劣。

由表可知,十二 无明显影响,但使相变过程的温度跨度(TE-TS)减小,这是因为十二醇均匀地分 WF空 中,每 较少,这使得融 中,从 跨度。超声处理 出6.21J/g。这是因为 WF表面,在加工过程中易渗出;超声浸 于WF空腔中,WF起 用,在 较少。因此超声 WF有 损失,对其起 用。由 法,WF负载相变剂的量较少,同时部分吸附在 WF表面的十二醇在加工过程中溶 等,实 值(ΔH理 =39.3J/g)。

图2为木 DSC曲 线,图 3为 木塑复合相变材料循环50次后的 DSC曲线,具体数据如表3所示。通过对不同处理工艺制备的 能的测试对比,筛选出最佳的处理工艺。

不同处理方式对 小,因 些材料都是以十二醇为相变剂,所 显。但50次循环后的相变焓有显著 别,其 变材 69.17%,超 为11.93%,真空浸渍的损失率为14.97%,超声浸渍 比常压的降低 57.24%,比 3.04%。这 于常压浸渍的十二醇吸附在 WF外表面上,在用 PP进行 次包覆时不能完全 覆,在 到表面,最后的相变焓只有8.93J/g。超声处 WF空 中的空气排出去,使十二醇吸附在 WF腔 多,因 此WF对十二醇有包覆和支撑作用;再 PP复 行第二次包覆,会减少十二醇相变 失,从 使 值损失率降低。

3 结论

(1)通过超声浸渍 WF,有 在WF空腔上的吸附量比常压浸渍提高了9.6%。

(2)通过超声处理 WF,然 能比正常浸渍下提高许多,且材料的相变焓提高了6.21J/g。

(3)在循环50次 后,超 损失率比常压处理时降低 57.24%,比 3.04%。说明超声处 WF的 隙中,才使得相变材料相变焓的损失率下降。

 

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