有機(jī)改性二氧化硅納米膠囊化相變材料的制備與性能.pdf

1、相變材料（PCMs）因具有儲能密度高和接近等溫儲熱的特點(diǎn)，在熱能儲存、節(jié)能建筑、工業(yè)制冷等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力，近幾十年來受到越來越多的關(guān)注。通過微膠囊化，可以防止 PCMs的熔融泄露，增大其比表面積從而加快熱能儲存/釋放速率，還能控制其相變材料在相變過程中的體積變化，并減少其與外界環(huán)境的直接接觸。
　　本文采用不同的有機(jī)硅烷前驅(qū)體，包括正硅酸乙酯（TEOS）、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPS）和甲基三甲氧基硅烷（MT

2、MS），通過細(xì)乳液中的界面水解和縮聚方法，合成了一系列有機(jī)改性二氧化硅包覆正十八烷相變納米膠囊。
　　通過改變 MPS/TEOS和MTMS/TEOS的體積比，研究了其對相變納米膠囊形貌、相變特性和親疏水性的影響。結(jié)果表明，所制備的相變納米膠囊粒徑在200–693 nm范圍，具有明確的核–殼結(jié)構(gòu)和較高的相變焓(~100 J/g)。隨著 MPS/TEOS和MTMS/TEOS體積比的增大，壁材中有機(jī)基團(tuán)的含量隨之增加，相變納米膠囊的形狀

3、從球形轉(zhuǎn)變?yōu)橥霠?，并且壁材的疏水性增?qiáng)。當(dāng)完全以 MTMS為原料時，膠囊壁材的水接觸角達(dá)到155°，呈超疏水。
　　考察了不同的合成條件，包括水/乙醇的比例、乳化劑和氨水（NH3·H2O）濃度，對有機(jī)改性二氧化硅相變納米膠囊的形貌及熱性能的影響，并對其進(jìn)行了機(jī)理分析。SEM和TEM測試結(jié)果表明，降低水/乙醇體積比，增加十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）或氨水濃度，相變納米膠囊的壁厚逐漸增大，由核–殼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)心納米粒子。由于有機(jī)改

4、性二氧化硅壁材具有一定結(jié)構(gòu)柔性，壁厚較小的膠囊容易發(fā)生變形，產(chǎn)生碗狀和半球形等非球形形貌。受納米膠囊壁材的誘導(dǎo)作用，這些不同形貌的相變納米膠囊在結(jié)晶過程中出現(xiàn)2–3個主要的結(jié)晶峰，具有較高的相變焓（~100 J/g）。
　　在第二、三章制備甲基丙烯酰氧丙基改性SiO2壁材NePCMs的基礎(chǔ)上，使其進(jìn)一步發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，探索制備聚甲基丙烯酸酯/SiO2雜化壁材NePCMs?？疾炝瞬煌磻?yīng)方式和反應(yīng)時間對 NePCMs形貌和性能的