论文部分内容阅读
为解决传统潜热储能型相变储能(PCM)材料在熔化后容易流动和泄漏的问题,本论文工作以高分子材料为支撑材料,通过静电纺丝法制备新型调温储能PCM/Polymer复合纤维材料。本论文首先选用分子量为6000的聚乙二醇(PEG)这种相变温度适合且无污染的材料作为固-液相变材料,醋酸纤维素(CA)作为聚合物基质,利用静电纺丝技术制备了PEG/CA复合纳米纤维。SEM照片显示复合纤维呈圆柱状且尺寸均匀。将得到的纤维置于热台,并设置程序温度连续升降温100次后发现复合纤维形态和尺寸没有明显变化,只在少数纤维间的重叠处发生物理交联现象。这种复合纤维具有合适的相变温度范围和较高的热焓值,且反复加热循环处理后的纤维仍然保持这种优异的性能,相变焓保有率达91.9%以上。纤维的蓄热调温曲线表明PEG/CA复合纤维能够起到蓄热调温的作用。随后分别往PEG/CA混合溶液中添加了不同质量分数的多层碳纳米管、石墨烯和氧化石墨烯三种低维碳材料。分别探究了不同浓度下PEG/CA/低维碳材料复合纤维的形貌和热性能。实验表明,随着碳材料含量的增加纤维直径明显增加且缺陷越来越明显,其原因是纤维内PEG结晶受限,导致其热性能逐渐下降。为了提高复合纤维的储热性能,选用分子量为1万的PEG作为相变材料,聚乳酸(PLA)作为聚合物基质,利用静电纺丝法制备了PEG/PLA复合纳米纤维,并探究了最佳电纺浓度。研究表明8wt%的PEG/PLA电纺得到的纤维呈均匀的圆柱状,热循环处理后只在少数纤维重叠处发生物理交联。对其热性能进行探究发现,PEG/PLA复合纤维相对于PEG/CA复合纤维其相变焓有明显的提升。随着碳材料的加入,纤维直径随着碳材料浓度增加而增加,由热焓值分析得知一定浓度的低维碳材料能对PEG结晶起到成核剂的作用。通过热台模拟环境温度变化得到蓄热调温曲线表明,PEG/PLA/低维碳材料复合纤维的热导率增加。PEG/PLA复合纤维能够在很长一段时间内维持在相变温度附近,有十分优异的蓄热调温功能。