阻燃型石蜡储能材料的制备及其应用

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1、 阻燃型石蜡储能材料的制备及其应用阻燃型石蜡储能材料的制备及其应用 陈琼霞陈琼霞 二二一一四四年年五五月月 硕士学位硕士学位 论论 文文 硕 士 硕 士 陈 琼 霞 陈 琼 霞 阻 燃 型 石 蜡 储 能 材 料 的 制 备 及 其 应 用 阻 燃 型 石 蜡 储 能 材 料 的 制 备 及 其 应 用 2014 分类号 TK02 密级 公开 UDC 硕士学位论文硕士学位论文 阻燃型石蜡储能材料的制备及其应用阻燃型石蜡储能材料的制备及其应用 陈琼霞陈琼霞 学科专业学科专业 林产化学加工工程 指导教师指导教师 熊德元 教授 论文答辩日期论文答辩日期 2014年05月24日 学位授予日期学位授予日

2、期 答辩委员会主席答辩委员会主席 田玉红 教授 广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明 本人声明所呈交的论文，是本人在导师的指导下独立进行研究所取得 的研究成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得广西大 学或其它单位的学位而使用过的材料。与我一同工作的同事对本论文的研 究工作所做的贡献均已在论文中作了明确说明。 本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品，知识产权归 属广西大学。本人授权广西大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有 权保存并向国家有关部门

3、或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索和传播，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 本学位论文属于： 保密，在 年解密后适用授权。 不保密。 (请在以上相应方框内打) 论文作者签名： 日期： 指导教师签名： 日期 作者联系电话： 15994307112 电子邮箱： chenqiongxiahi I 阻燃型石蜡储能材料的制备及其应用 摘 要 随着社会经济的高速发展和人民生活水平的日益提高，人们对居住环 境舒适度的追求是以消耗更多能源为代价的，进而导致环境污染加剧等一 系列问题。如何维持人体舒适、节能、环保

4、的相互平衡已经成为建筑设计 及节能领域的研究热点。而相变材料的使用是目前最为行之有效的方法， 已成为国内外众多学者研究的热点。目前，有机相变材料存在可燃、导热 性能差及氧化变质的缺陷，此外，固-液相变材料在发生相变时出现液态流 动的问题，造成墙体污染并降低材料的储热性能。本文以高岭土为原料， 通过微波辅助合成法制备介孔材料，并以此介孔材料作为载体，石蜡为相 变材料，制备石蜡/介孔复合相变材料，并将其添加到墙板中，制备阻燃型 石蜡相变储能墙板。 首先，将高岭土高温煅烧活化、酸化制备前驱物，基于前驱物，采用 微波辅助合成法制备介孔材料。以比表面积、孔体积为评价指标通过正交 试验方法考察了微波加热温

5、度、加热时间、CTAB浓度对孔结构的影响，结 果表明，影响介孔材料比表面积因素的主次顺序为微波时间微波温度 CTAB浓度，微波时间影响显著；影响介孔材料孔体积因素的主次顺序为微 波时间CTAB浓度微波温度，微波时间影响特别显著，CTAB浓度有一定 影响；合成介孔材料的优化工艺条件为微波时间3h，CTAB浓度2%，微波 温度90。 在优化工艺条件下制备介孔材料，采用氮气物理吸附-脱附法、SEM、 II TEM等手段对介孔材料进行表征，结果表明，制备的材料为介孔材料，平 均孔径2.45 nm，孔径分布集中，BET比表面积1122.5 m2 g-1，孔体积1.059 cm3 g-1，介孔材料呈薄层片

6、状，疏松多孔结构。 然后，将制得的介孔材料作为封装材料，以熔点59.5，相变温度 54.4，相变潜热231.8 J g-1的石蜡为相变材料，通过真空吸附法制备石蜡/ 介孔复合相变材料， 采用红外分析、 扩散-渗出圈法、 N2物理吸附-脱附、 SEM、 TEM、DSC等表征手段对复合相变材料进行表征，结果表明，介孔材料对 石蜡的最佳吸附量为50%，复合材料相变温度为56.9，相变潜热为75.20 J g-1，经多次冷热循环加热，无液体泄漏现象，相变温度和相变潜热基本不 变，复合材料具有良好的稳定性。 最后，将所制备的复合相变材料添加到偏高岭土中，制备相变墙板， 考察了墙板的导热性、阻燃性和保温性

7、能，结果表明，墙板导热系数随着 石蜡含量的增加而增加，当墙板中石蜡含量达到50%时，导热系数为1.898 W (m.K)-1；同时，当氧浓度达到90%时，墙板不可燃；同样环境温度下， 石蜡含量越高，保温时间越长，墙板具有良好的阻燃储能性能。 关键词：关键词：相变储能相变储能 石蜡石蜡 介孔材料介孔材料 阻燃阻燃 相变墙板相变墙板 微波合成微波合成 III PREPARATION AND APPLICATION OF THE FLAME RETARDANT AND PARAFFIN ENERGY STORING MATERIALS ABSTRACT With the rapid developm

8、ent of social economy and the rising of peoples living standards, people pursuit of the comfortable living enviroment is always accompanied by the increasing energy consumption, resulting in a series of problems of environment pollution etc. How to maintain the balance between human body comfort, en

9、ergy saving, environmental protection has become a research hotspot in architectural design and energy-saving field. The use of phase change materials, which is the most effective way, has become the research focus of many scholars at home and abroad. At present, organic phase change materials were

10、combustible, poor heat conductivity and oxidation. In addition, when the solid-liquid phase change materials happened the phase transition, the problem of liquid flowing would caused the pollution of the wall and reduced the heat storage properties of the materials. This paper took kaolin as raw mat

11、erials, to prepare mesoporous materials by microwave synthesis method.Then with the mesoporous materials as carrier, paraffin as phase change materials, the paraffin / mesoporous composite phase change materials were synthesized successfully. Finally, adding it to the wall, the flame retardant paraf

12、fin phase change wallboard was prepared. IV First of all, precursor were prepared by kaolin through high-temperature calcination, acid leaching. Then the precursor was used to synthetize mesoporous material by microwave synthesis method. Through the orthogonal experiment, the specific surface area a

13、nd pore volume were chosen as the evaluation index to study the impact on the pore structure by microwave heating temperature, heating time, CTAB concentration. The results showed that: the sequence of influence of mesoporous materials surface area was microwave time microwave temperature CTAB conce

14、ntration. Microwave time had a significant effect on the surface area of the mesoporous materials. The order of the factors influencing mesoporous materials pore volume was microwave time CTAB concentration microwave temperature. Microwave time had a special effect and CTAB concentration had a certa

15、in effect on the pore volume of the mesoporous materials.The optimized technological conditions for the synthesis of mesoporous materials were that microwave time was 3 h, CTAB concentration was 2%, microwave temperature was 90 . Secondly, the mesoporous materials were prepared under the optimized c

16、onditions, and were characterized by means of N2 physical adsorption, SEM, TEM. The results showed that the materials obtained were mesoporous material with the average pore size of 2.45 nm. BET specific surface area was 1122.5m2 g-1, and pore volume was 1.059 cm3 g-1. Mesoporous materials had the structure of thin layer, flake and polyporous. Then, paraffin / mesoporous composite phase chang