英语原文共 8 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

制备微胶囊相变材料的一步法

这个简短的沟通报告我们最近的工作的合成和表征微胶囊的相变材料，使用二氧化硅作为壳材料，通过一个步骤的方法。该方法不使用表面活性剂或分散剂稳定的胶囊。结果表明，一步法使胶囊的大小和多分散性的调整，以及不同的核心材料的使用。胶囊的分析表明，它们含有约65%的相变材料。研究结果还表明，不需要一个稳定剂的胺基因自稳定。进一步的工作正在进行中，观察微胶囊的机械和热性能的方法及其放大。2010中国社会copy;颗粒和过程工程研究所，中国科学院。由爱思唯尔出版公司保留所有权利。

文章历史：2010年5月17日收到

2010年7月10日接受

关键词：微胶囊化，相变材料，一步法，储热。

1简介

• 相变材料的物质，经过特殊的温度和作为一个结果，它们能够吸收和释放随温度变化很小的潜热的相变。最常用的相变材料是石蜡、脂肪酸、共晶和水合盐（法里德，胡达伊尔，拉扎克，amp;阿尔哈拉杰，2004）。由于他们的能力，以稳定在热的能量波动温度，相变材料，特别是石蜡和脂肪酸已被纳入各行业如纺织（食物等，2008），太阳能（豪拉达尔，乌丁，amp;朱，2000），建筑材料（库茨尼克，维尔戈内，和诺埃尔，2008），和其他热储能—年龄应用（阿尔瓦拉多，沼泽，孙某，费蒂普莱斯，amp;纽厄尔，2007）。相变材料也可以悬浮在传热流体，提高流体的有效热容量，可钕装置小型化的应用。当相变材料是悬浮在传热流体，它可以沉积在传热表面时，相变材料凝固和因此造成的表面的传热阻力增加的不良后果（苗等人，2007）。为了克服这个问题，相变材料通常封装在他们被添加到传热流体的壳材料之前。为了提高相变动力学和传热速率，相变材料往往以微米大小的颗粒形式制成。一旦封装，这种材料通常被称为微胶囊相变材料。
• 有机聚合物材料已被采用作为外壳使用两个步骤的方法。这些方法包括核心–壳电镀模板（帕克，裴，欧，2003），界面聚合（阿尔坎纱丽，2008年；楚等人。，2003年，桑切斯（桑切斯卡洛德，卡莫纳，罗德里格斯，2007；张，道，益，amp;王2004年），和凝聚法和喷雾干燥（豪拉达尔等人。，2000；苏、黄，2007年任；特谢拉安德拉德，法里纳，罗查莱奥，2004）。与使用的聚合物作为壳材料的主要问题是它们的低热导率和不良的残留物，如甲醛（苗等人，2007）。这项工作使用二氧化硅作为壳材料，具有高得多的热导率和化学稳定性比聚合物材料。有使用硅作为控制释放和靶向药物微胶囊壳材料的许多报道（克利福德，伊耶，与罗尔斯顿;，2008）保护活性剂（戈勒和文森，1998）。已经提出了各种方法制备二氧化硅壳微胶囊，包括皮克林稳定（陈邦，2007；刘、陈、和鑫，2006），水/油/水乳液模板使用硅酸钠作为前体（藤原盐川，田中，与中原，2004），油/水或油/水乳液模板以正硅酸乙酯为酸性或碱性条件下的前体（歌，葛、王、张，2006；沙赫特，霍，沃伊特马丁，斯塔基，与舒特，1996；，范汪礼，] 英霍夫，2006），和–水解缩合反应以正硅酸乙酯为表面活性剂的存在下硅前体（苗族等人，2007；王、蔡、杨、2006）。尽管使用不同的二氧化硅前体和合成条件，这些方法有一定的相似性。的合成进行了在批处理反应器中的两个步骤中，涉及使用的表面活性剂，和酸或碱的加入也至关重要的微胶囊的形成。此外，微胶囊在这些方法中的收益率很低。我们报告采用一步反应合成的微胶囊通过油/水乳液模板无表面活性剂或酸/碱的使用研究。

图1.MPCM颗粒的SEM图像：（一）一个完整的微胶囊和（B）一个破碎的微胶囊显示核心–壳结构。

2 实验

在这项工作中使用的硅前体的三甲氧基硅烷（MTMS）（在有机物、英国）和3-氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS）（西格马–奥德里奇）。相变材料的选择工作是十九烷（sum;–奥德里奇）。没有表面活性剂/分散剂应用于工作。在典型的合成，一个4毫升和4毫升的MTMS十九混合物中加入蒸馏水200 ml含2毫升氨丙基三甲氧基硅烷 50◦C在磁力搅拌下在1000转（飞卢，王，和鑫，2006）。在蒸馏水中浸泡2天的透析管中形成的白色沉淀物，以植物油为相变材料，用植物油作扫描电镜分析。该产品的特点是粒度分布、表面电荷，分别用马尔文颗粒度分析仪2000形态（马尔文仪器、英国）、激光粒度仪（马尔文仪器，英国），扫描电子显微镜（ 1530）。热重分析仪和差示扫描量热仪（珀金埃尔默，英国）是用来测量相位变化的质量分数材料和相变潜热。测量也完成了对导热相变悬浮液使用KD2温度计（十，英国）。

图2.TGA曲线和微囊十九十九。

图3.DSC分析和微胶囊化十九十九。

3结论与分析

图1（一）显示在这项工作中产生的微胶囊的扫描电子显微镜图像。胶囊是一种典型的以植物油为核心的胶囊。这张图也显示一些较小的颗粒周围的微胶囊，这是由过量的试剂形成的二氧化硅粒子。这是支持的没有任何过量的相变材料，没有封装。SEM分析也对微胶囊，故意压碎用锅铲做；如图1（b）一个破碎的胶囊。一个清晰的核壳结构，从图像中看到，外壳厚度约为0.5米。

表面电荷的测量表明微胶囊具有积极的大约19.7 mV的正电位。这是最有可能是由于带正电的胺基的氨丙基三甲氧基硅烷，提示其在油相扩散到油–水界面反应在水相中形成油滴周围的二氧化硅壳氨丙基三甲氧基硅烷。这种效应也被观察到奥滕布赖特，墙，和西迪基（2000）在有机二氧化硅纳米粒子的合成，用氨丙基三乙氧基硅烷的硅前体。

粒径测量表明，使用上述公式得到的微胶囊的平均尺寸为27米，高标准偏差约为40%。试图减少微胶囊的标准偏差。发现一个小体积的液体混合使用而保持搅拌速度和反应温度可以降低到15%sim;标准偏差。的微胶囊的大小被发现在其他条件下保持不变时的液量减少，而对油的试剂的比例的变化给出的颗粒大小的变化不大。同时还发现，水中氨丙基三甲氧基硅烷APTMS增加体积凝胶2%以上的结果，并没有形成微胶囊。

TGA热重分析对项目进行使用上述配方制成。图2显示的结果是纯粹十九烷作为控制样本。人们可以看到，十九完全蒸发时，温度达到大约275◦C，使二氧化硅壳。图2还显示，和准备使用上述配方含有相变材料的65%。

封装的十九烷硅壳由差示扫描热分析证实。图3显示了相变结果产生使用公式和纯十九烷。在这幅图中，左边的峰代表固相–固相转变为右边峰值液体和固体–十九烷过渡。通过计算面积的峰下，纯十九烷潜热，有效相变潜热的效果被发现分别是190.5 和124.7千焦/千克。这些数据意味着在相变材料中十九烷的含量是sim;64%，与TG热重分析数据一致。

热导率的测量表明，百分之十重量的悬浮液的制备和使用公式给出了一个有效的热导率在室温为0.55 W / M K，这是高于聚合物胶囊相变材料相似的浓度约2%。这种增加是小范围内的该探针的不确定性。然而，提高的水平被认为是在正确的顺序，因为它符合使用的有效介质理论的理论估计。

4结语

我们已经成功地通过一步法不使用表面活性剂或分散剂产生使用二氧化硅外壳的微胶囊相变储能材料。该方法允许对胶囊的大小和多分散性的调整，以及不同的核心材料的使用。这种方法的好处包括易放大，而不需要一个稳定剂的胺基因自稳定。进一步的工作正在进行中，研究的机械和热性能的胶囊，以及它们如何改变与温度和配方。工作也正在进行研究的过程和结果的比例将在未来的报道。

致谢

英国研究委员支持的工作部分资助下EP / F023014/1和EP / F000464/1和从中国科学院过程工程研究所合作研究基金。

参考文献

2金属泡沫基复合相变材料的热分析

在本文中，CPCM（复合相变材料）和金属泡沫基质作为填充材料制造。通过实验得到的温度曲线。对传热性能进行了分析。实验结果表明，金属泡沫基体能提高相变储热材料的温度均匀性，增强热传导能力。磷酸钙骨水泥的热性能显著提高。在相变材料中添加金属泡沫可以明显提高温度控制的效率。复合相变材料是在固液两相区温度接近石蜡相变点。一个近似的高原出现。高原可以作为复合相变材料温度控制区。热源和热储存材料的均匀扩散，由于热储存材料具有较强的储热能力和热传导能力差的缺点。自然对流促进固-液相变材料的熔化。泡沫金属导热性好，加速了固液相变材料的热传导。内部温度差减小，整个温度变的更均匀。对于相同的孔隙率的金属泡沫，熔融时间的液-固相变材料降低。热传导增强和抑制自然对流时，金属泡沫的孔径较小。当金属泡沫的孔径减小，热储存时间减少，热吸收率增大。研究结果可用于指导制造复合相变材料。

关键词：金属泡沫基体；复合相变材料；蓄热；热吸收率

简介

高超声速飞行器飞行时，在长期影响高速，舱内几乎是一个绝缘的真空环境。伺服系统的热释放和冷与热之间的热传导将导致舱内温度升高。因此，对仪器设备的正常工作有一定的影响，温度控制的一些方法必须采用。为满足飞行器座舱内温度控制的需要，采用高导热材料，热源热源可以转移至冷源或热储存材料，热传导材料或高强度热传导装置在热储存空间的布置，可以实现快速传热和均匀热分布。热可以从热源传输，并在热存储材料中扩散。蓄热材料的蓄热能力强，热传导能力差，高热流密度可以通过使用高导热材料转化为热能的低热量通量密度。然而，在真空环境下，在有限体积和体积的条件下，没有完善的理论和方法，在多区域温度控制的散热和热传导原理的基础上，对技术研究和工程应用有一定的参考价值。特别是温度控制材料的热匹配机理和控制方法的结构和效率都缺乏清晰的认识，这已成为工程控制技术的一个瓶颈问题。以，它独特的散热性能之间的关系是非常必要的，热的基本研究传质和温度控制效率高的特点，可用于温度控制材料的性能和效率的优化提供了理论基础，促进发展的结构设计和制备温度控制材料技术，和确保特殊项目的研究过程。在恒定的温度和相变潜热固-液相变储热材料可以有效解决高超声速飞机的热辐射的问题。它的应用越来越广泛，在国外的系统或航空航天[3-4]。常用的相变材料普遍存在导热系数低的缺点，很难满足现代高科技系统的要求和设备的操作任务。为了提高相变储热材料的热传导率，通常添加一些填充材料，如金属翅片、金属网格和石墨粉末。国内外许多研究者在这方面做了大量的工作。研究了翅片分布对相变储热性能的影响。研究表明，随着翅片分布的细化，相变材料的热性能已逐渐改善。泡沫铝作为填充材料，工程制造。结果表明：实验[ 6 ]改善了相变材料的性能。

在本文中，工程与泡沫金属基质作为填充材料制造。建立了金属泡沫石蜡成型的实验台。热性能不同的金属泡沫CPCM孔数密度进行了研究。并对实验结果进行了理论分析。

实验描述

材料选择

石蜡选定是白色半透明块状固体，熔点，具体的传热和相变潜热分别是321 ~ 323 K，2520 J /（kg·K）和2.1xl05 J／kg。

选择金属泡沫铜和镍的研究矩阵的研究。他们的气孔都是96.5%。泡沫铜的孔数密度为5 PPI，10 PPI和20 PPI，泡沫镍的气孔密度为5PPI和20 PPI。

实验系统

实验系统如图1所示。采用氮化硅电热元件作为加热源，模拟实际加热体的加热面积和热流密度。这种电热元件体积小、热惯性小，表面负荷高、加热速度快，温度上升和干燥加热负荷可达到1473 K和2.5x10 5W／m2，使所需的高温实验环境是可以实现的。采用单相全数字晶闸管功率调节器控制加热功率。这种功率调节器可以实现电源的视觉和精确控制。它的性能是安全可靠的。一个钟形真空室的设计和制造，模拟在飞行器的近似绝缘的真空环境。真空系统配置，实现不同温区的真空环境。设计并制作了一种石英玻璃观察窗，观察实验的工作条件。为了提高在室真空度和气密性，航空插头用于连接外部设备的真空室。

图1实验系统

实验工作条件

实验环境的温度是298 ~ 303K。氮化硅电热元件作为热源设置在储热水箱的底部。一个钟形真空室的设计和制造模拟飞行器舱近似绝缘的真空环境，使空气自然对流热损失产生的熔融过程中可以最大程度地消除。K型热电偶安装在每个表面温度分布测量工程。单相全数字晶闸管功率调节器用于控制加热功率。五个样品的实验进行如下：

1）实验样品1。磷酸钙骨水泥的骨架是泡沫铜。其大小、孔数密度和孔隙度分别是0.17x0.06x0.015 m， 5ppi和96.5%。相变材料是石蜡。它的熔点321-323K。

2）实验样品2。磷酸钙骨水泥的骨架是泡沫铜。其大小、孔数密度和孔隙度分别是0.17x0.06x0.015m，10ppI和96.5%。相变材料是石蜡。它的熔点321-323 K。

3）实验样品3。磷酸钙骨水泥的骨架是泡沫铜。其大小、孔数密度和孔隙度分别是0.17x0.06x0.015m，20ppI和96.5%。相变材料是石蜡。它的熔点321-323 K。

4）实验样品4。磷酸钙骨水泥的骨架是泡沫镍。其大小、孔数密度和孔隙度分别是0.17x0.06x0.02m，5ppI和96.5%。相变材料是石蜡。它的熔点321-323 K。

5）实验样品5。磷酸钙骨水泥的骨架是泡沫镍。其大小、孔数密度和孔隙度分别是0.17x0.06x0.01m，20ppI和96.5%。相变材料是石蜡。它的熔点321-323 K。

6）实验样品6。其尺寸为0.17x0.06x0.01 m.相变材料是石蜡。它的熔点321-323 K.没有骨架的金属泡沫.

lt;

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[150691]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word