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定形相变材料的研制及热性能分析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•传统 的固液相变贮能材料在实际应用中,都笛用容器封装,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停和封装材*拘成的务合Q能材札由丁高分子囊材的微时装和支林作用，作为芯材的相变材料发生因液相变时不会流出，且整个务 合材料即使在芯材端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卜优点：无需封装，不泄漏，从而诚小了封装成本和雅度，并碱小了相变 材料和传热流体间热阻，该类材料在建筑暖通空训领域及建筑材料领域有着较为广阔的应用前景。

Inaba教授⑵较早研究了高密度聚乙烯和常点51C的石靖体系混成的定形相变材料的热物理性质，石蜡掺混比例为74wtH. n|宏等人⑶也对石蜡和高密度聚乙青1成的定形相变材料进行了研究，他们用凡种高密度聚乙烯和爆点在58P左右的帮炼利半帮炼石蜡作为原料，石蜡在定形相变材料中所占比例为75wt%＞法国的Xavier Py 人〔割制备了石始膨胀石墨定形相变材料，并研究了体系的热物理性能，石始掺混比例为65wl%〜95 wl如 华南理大学的肖敏笥人⑸研究了石始和热型弹性体SBS引成的夏合相变材料在加入石墨后热传导性轮的捉高，他们加入的石蜻含是在20 wt%-80 wl%范围内.定形相处材料研 制中多以高密度聚乙烯、SBS或石墨为支撩材料，石奶为用变材料，对定形用变材料的均匀性分析不照，对支撩材料类型及石奶掺混比对定形相变材料材料性 能的影响讨论不够充分木.L作应用不同爆点的石婚和一些高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙埼及橡胶作原料，研制出一些定形和变材札 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养示扫描虽热仪和电子扫描.显微俄等仪器对材料进行一些结构和热性能方面的分析研究，其中应用低压聚乙墉和石螃共混. 石婚所占比例最高达到90ut%.2实验2. 1实险试剂切片石蜻，熔点48-50L；半精炼石靖，懈点56~58们58〜60C, 60-621：；精炼石靖，58 -60L；低压聚乙烯，J 0：高压聚乙烯1L2A：高压聚乙烯.1F7B.2.2实处仪器平板硫化仪、DSC2910差示扫描ht热仪、橡胶型料实轸机、SF 11型塑料粉碎机、电子扫描.显微镜.2. 3实段内容苜先用不同熔点的石垢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鬲压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯以及SEBS作为支探材料割备出不同 的定形相变材料，对它们的性能进行j研究分析，对定形相变材料进行DSC测试，刃温速率5V/miiu对一些材料的微说结构用扫描也子显微就进行了研究分析.3结果分析3. 1 DSC分析结果3.1.1不同支撑材料与48片切片石靖的实验用切片石婚和不同类型低压聚乙爆和聚丙墉进行了实位，石娇所占的质是百•分比相同，可以从图1看出有些HOPE 成的材料潜热值偏低，一方面由丁材 料本身造成的，材料各处潜热浏域ffi有差异，另一方面则是由丁材料和.L艺的适应性不好.研制定形相变材料时，什对不同的材料，要相应的调投利备.L艺.图I不同支撑材料与4前石蜡引成材料的潜热测址值1 DPF5OOOS； 2 in）PE52OOB； 3 HDPE2200J； 4 HDPEJO； 5 PPS1OO33.1.2不同熔点石婚实登我们对J0型HDPE与不同-点石蜡混样备定形相变材料进行了实0 可以看出相同比例的精炼、半精炼石蜻弱成的定形相变材料潜热值判别不大，而这个 井别是由丁•原材料的潜热不同造成的（&1〉O可以以不同骼点的石蜡为京料涸出一系列不同婚点范围的定形相变材料，应用到不同领域中去。

不同爆点石始组成材料的潜热值 表1石始类型半•精炼56#半精炼58#精炼58#半精炼60#相变潜热（ （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■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•试样不同部位相变潜热值弟别不大，弟别在以内，说明定形相变材料中石奶分布较均匀3. 1. 4潜热浏定及石蜥拶混比临界值讨论图2试样不同部位潜热仙测试结果图3 60M石Hi DSC 311试曲线图4定形相变材料（石QH占70ut%> DSC测试曲线图5定形相变材料（石蜡占90M DSC曲线图6 同比例石靖的定形相变材料的潜热测试值从60"谢DSC测试曲线（图3〉可以看出,60S石蜥有两个相变峰,每个相变峰出现在 何C附近,较小，第二个相变峰出现在60.,较大.从定形相变 材料的DSC曲线（图4, 5）中同样可以看到这两个相变峰，聚乙烯帽融的峰出现在120rffi近•可以看到两者的温度差约为60V,能够保证在定形相变材料 中石始发生相转变由固态变成液态时，聚乙烯轮支撞结构使得材料形态不变.Hi DSC测得的相变热和用石垢所占百分比概算得的结果若别不大.国6为含不同 比例的石蜥的定形相变材料的潜热，石妨含量在70b〜90b之间，材料的相变热在130〜175kJ kg,可以看出潜热佰随石蜥所占比例增加近似线性增加。

为了实 现支撑材料的豹整体结构的支撑作用,支撑材料在定形相变材料中所占比例应有一个卜限,即石妍所占比例有一个上限,在制备定形相变材料时,石蜥比例达 到9外时，定形相变材料有一些演出现象，所以石蜡在定形相变材料所占质星百分比的不宜大于 90槌3. L 5其他用HDPE和60#石蜡混和.石蜡掺混比达到80w顷时,定形相变材料性能较好，材料潜热测蛾值达到144.4k.L kg3.2扫描电子显微说分析结果利用扫描也子显微镜对用低压聚乙烯和60引布炬石蜻(熔点60-621： ＞制成的定形相处材料进行了结构分析•对定形相处材料的脆断而进行了拍照观 察，然后用有机溶剂溶去石垢对HDPE构架进行J,观察.图7定形相变材料扫描电镜结果(1500倍)图8定形相变材料扫描电镜结果(3000倍〉对定形和变材料断血用有机溶剂浸泡后溶去石螃后的灰血分析.得到图7和图8的扫描电镜照片浅色部分为聚乙烯的形成的骨架，深色的部分为石垢 被浸泡溶去后形成的凹陷.河以看到，定形相变材料分布较均匀，聚乙炀形成J,空间的刘状结 构，在石蜥熔融时，聚乙烯能够起到的支探和且装作用，使材料的樱体武装不发生变化s4结论可用不同类型的高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯等一系列高分子材料作为支掠和微月装材料，不同熔点、不同类型的石婚作为和变材料，制备系列定形 相变材料，其中石婚质坚目分比可达804潜热校高，均匀性较好。

有望作为相变地板应用到房屋建筑当中，并且可能和其他材料混合作业-种新型的建筑材 料.卜一步需要继续改进材料制备的JL艺，改善材料的力学及其他性能.参考文献1张寅平,胡汉平,孔祥冬等，相变贮能理论和应用,合肥:中国科学技术大学出版tt. 19%2 H Inaba, P T. Heat and Mass TransFer, 1997, 32(4): 307 3123 Ye Hong, Ge Xinshi. Solar Energy Miiterials & Solar Cel Is, 2000, 64(1) :37*^444 Xavier Py. Peg is Olivs. Sylvain Miiuiau. Heat and Mass transfer, 2001. 44(14): 2727~27375 Xiao Min, Feng Bo, Gong KecheiiR. Conversion & Maiiiigemein, 2002, 43 <1):103〜108。