定形相變材料的制備及在聚丙烯中的應(yīng)用.pdf

1、蓄熱調(diào)溫紡織品是將適合人類身體溫度的相變材料植入到纖維及紡織產(chǎn)品內(nèi)部，能夠在外界吸收或放出熱量調(diào)節(jié)體溫的纖維和紡織品。它能夠隨所處環(huán)境的變化而吸收或放出熱量，從而保持人體皮膚微氣候的溫度恒定，提高服用舒適性。
　　本項研究旨在利用傳統(tǒng)聚丙烯熔融加工方法制備具有調(diào)溫性能的聚丙烯共混體系，對調(diào)溫纖維前期產(chǎn)品進行應(yīng)用基礎(chǔ)研究。研究內(nèi)容主要分為兩部分：首先為定形相變材料的制備，即采用適合人體體溫范圍內(nèi)具備相變行為的聚乙二醇單甲醚1000作

2、為相變材料，選用介孔分子篩和蒙脫土作為載體材料，分別利用溶液吸附法及插層法制備定形相變材料，采用 FTIR、SEM及 DSC等手段對定形相變材料的形貌結(jié)構(gòu)與相變性能進行表征和分析。然后，將定形相變材料與聚丙烯樹脂利用熔融共混技術(shù)制備不同含量定形相變材料的聚丙烯/定形相變材料共混體系，采用SEM、DCS、TGA等手段對共混體系的結(jié)構(gòu)、性能及影響因素進行系統(tǒng)分析。研究定形相變材料的加入對于聚丙烯復合相變材料的相變性能保持的影響，為熔融法制備

3、聚丙烯相變纖維奠定了一定的基礎(chǔ)。
　　通過本研究得到的主要結(jié)論如下：
　　（1）采用溶液吸附法，選取有機相變材料聚乙二醇單甲醚(MPEG1000)作為相變介質(zhì)，以具有超高表面積的介孔分子篩（MCM-41）作為無機載體材料，制備了 MPEG1000/MCM-41定形相變材料。并采用掃描電鏡(SEM)、BET比表面積及孔徑分布測試及DSC等測試手段分別對介孔分子篩和MPEG1000/MCM-41復合相變材料的表面形貌、結(jié)構(gòu)、物理

4、吸附性能及相變性能進行表征。表征結(jié)果顯示：MCM-41表面積高達769.4 m2/g，MPEG1000固定在分子篩孔隙及表面，DSC分析表明 MPEG1000/MCM-41定形相變材料中隨相變材料含量的增加，相變焓逐漸增大，MPEG1000的最佳含量在65％，相變潛熱為83.3 J/g；MPEG1000的羥基與和載體材料介孔分子篩硅氧面上的氧形成了氫鍵，兩者之間并沒有發(fā)生化學反應(yīng)，沒有新物質(zhì)的生成；SEM測試表明相變材料均勻的分布在載體

5、的孔洞及表面；蓄/放熱試驗表明MPEG1000/MCM-41定形相變材料具有優(yōu)良的調(diào)溫性能。
　?。?）以聚乙二醇單甲醚1000為相變材料、蒙脫土為載體材料，通過溶液插層法及熔融插層法，將相變材料插入到蒙脫土層間，制備MPEG1000/MMT定形相變材料。采用FT-IR、SEM、XRD及DSC等分析手段對上述兩種定形相變材料形貌、結(jié)構(gòu)及相變性能進行表征。結(jié)果表明：兩種不同的制備方法獲得的復合定形相變材料具有相似的形貌和結(jié)構(gòu)特征；蒙

6、脫土的內(nèi)羥基與聚乙二醇單甲醚的羥基形成了氫鍵，MPEG1000以物理作用吸附于MMT片層結(jié)構(gòu)中，在表面張力和層間作用力等作用下，MPEG1000被限制在無機MMT載體的層間，阻止了泄露；熔融插層法制備的定形相變材料的儲熱性能較優(yōu)，聚乙二醇單甲醚的最佳含量為47%，相變溫度為36.6?C、相變潛熱為57.1 J/g；熱重分析定形相變材料在300?C以下沒有質(zhì)量損失，蓄/放熱試驗表明 MPEG1000/MMT定形相變材料具有良好的升降溫滯后

7、性。
　?。?）以聚丙烯為基體，與蒙脫土基定形相變材料利用熔融共混制備聚丙烯/蒙脫土基定形相變材料共混體系。采用SEM分析相變材料在共混體系中的分散情況，采用DSC分析共混體系的相變性能，采用FT-IR對共混體系各組分之間的相互作用。結(jié)果表明，蒙脫土基定形相變材料在PP/MPEG1000/MMT共混體系中分布均勻，粒徑在2~5μm左右，相變焓達到21.4 J/g，與PP/MPEG1000共混物對比， PP/MPEG1000/MMT