Fe(Ⅲ)作為引發劑制備硬脂酸/聚甲基丙烯酸甲酯復合相變材料
【引言】
微膠囊技術(Micmencapsulation Technology)是一種運用成膜材料把固體或液體包覆成具有核殼結構微粒的技術。所制備的微粒稱為微膠囊,它由外殼和內核兩部分組成,外殼通常是天然的或合成的高分子材料,內核是微膠囊的核心部分,可以是固體、液體或氣體,可以是一種物質也可以是幾種物質的混合物。相變材料(Phase chatlge Materials,PcM)在相變過程中能吸收或釋放大量的潛熱,可廣泛應用于熱量貯存和溫度控制領域。微膠囊相變材料(Microencapsulated Phase Change Matcrials,MCPCM)的研究是將微膠囊技術應用到相變材料中而形成的新的研究領域。MCPCM從技術上克服了相變物質的應用局限性,提高了相變材料的使用效率,拓寬了相變材料的應用領域。
【成果介紹】
蘭州理工大學石油化工學院張婷等人以FeCl3為光引發劑,研究了甲基丙烯酸甲酯(MMA)在紫外光下的聚合行為以及硬脂酸(SA)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)復合相變材料的結構、儲熱性能、熱穩定性和化學穩定性。研究結果表明:Fe(Ⅲ)可作為廉價、環保的光引發劑引發MMA聚合,其在短時間內可生成大量的羥基自由基,且具有非常高的活性,0.7 wt. %的Fe(Ⅲ)在30min可使MMA的轉化率達到90%以上。制備的SA/PMMA復合相變儲熱材料的SA含量為52.20%,其熔融和凝固的相變溫度分別為55.3℃和48.8℃,相變潛熱分別為102.1 J?g-1和102.8 J?g-1。1000次凍融循環實驗表明SA/PMMA具有優異的儲熱、化學及熱穩定性,其性能與熱引發工藝制備的同類材料相媲美。
【圖文導讀】
圖1 :不同引發劑下PMMA聚合的轉化率—時間曲線。
圖2:引發劑的消耗對MMA的轉化率的影響。
圖3:Fe(Ⅲ)配合物在水溶液產生自由基的機理。
圖4:分別含50%,53%,56%SA的SA/PMMA復合相變材料的泄漏實驗前(a,c,e)和實驗后(b,d,f)的照片。
圖5:PMMA和SA/PMMA復合相變材料的掃描電鏡(a、b)和粒徑分布圖(c)。
圖6: SA,PMMA,SA/PMMA膠囊的紅外光譜圖。
圖7:SA和SA /PMMA的DSC分析。
圖8:SA,PMMA和SA/PMMA的TG(a)分析和 DSC(b)分析。
圖9:SA/PMMA在1000次凍融循環后的掃描電鏡圖像(a)和紅外光譜圖(b)。
圖10:SA/PMMA在1000次凍融循環前后的 DSC分析。
圖11:SA/PMMA在1000次凍融循環前后的熱重曲線。
圖12:SA/PMMA熱循環前后的加熱(a)和冷卻(b)曲線。
差示掃描熱量法是zui常見的熱分析手段,因為它能提供廣泛的樣品信息。林賽斯高溫差示掃描熱量儀/差熱分析儀(DTA/DSC)具有防冷凝的樣品室,其優良設計保證了zui高的量熱靈敏和zui短時間的時間常數。這些特點保證儀器終生具有高精度和高穩定性的基線。對材料的研究,開發和質量控制而言,DSC/DTA PT1600是*的工具。
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