复合热敏变色储能材料的研究及其应用

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热敏变色储能纺织品对外界环境温度具有智能响应性,它根据环境温度的变化,在一定的时间(周期)内自动调节纺织品局部温度,颜色上发生改变,达到变色储能的目的。   本课题采用溶胶凝胶法来制各热敏变色储能材料并将其整理到纺织品上。我们选取储能材料多元醇为变色介质,它在调节变色体系中变色温度的同时也进行能量的储放。采用不同的发色剂/显色剂/变色介质组合来筛选出变色效果较好的热敏变色体系,通过系统的实验,对比各变色体系中发色剂/显色剂的变色效果,确定了变色效果最明显,变色时间最短的组合。   由于单一的储能材料相变温度和相变焓较高,根据施罗德理论,将俩种储能材料(变色介质)共熔制备出相变温度和相变焓较低的共熔储能材料。此方法不仅扩大了变色材料的温度选择范围,而且可以通过选择合适的相变焓来符合织物服用性能的要求。通过DSC对制备的共熔储能材料进行分析,结果表明其相变温度为36.8℃,相变焓为118.6J/g,具有良好的储能效果。   针对变色体系中储能材料在固-液相变过程中存在液态泄露的问题,采用溶胶凝胶工艺对选取的变色储能材料进行包覆,变色储能材料被均匀、分散地嵌入到Si02三维网络结构中,构成了“笼结构”,在固-液相转变过程中,液态储能材料被禁锢在“笼结构”里,解决了其液相泄漏问题。利用正硅酸乙脂做为前驱体,在碱性催化条件下制备溶胶凝胶,研究了制备过程中不同工艺条件对产物的影响。通过正交试验和数理统计的方法对各影响因素进行分析,优化出最佳工艺:水硅比3:1、氨水的加入量0.15ml、反应时间3h、反应温度为50℃、陈化温度为70℃。采用最佳溶胶凝胶工艺对所选择的最佳热敏复配物进行包覆。并利用TG、DTG以及IR等方法对复合热敏变色储能体系的热性能及结构进行测试与表征:IR显示变色储能材料和Si02之间只是简单的嵌合关系,经复合制备后材料结构中没有新的官能团生成;TG显示复合热敏储能材料在187.8℃以内性能稳定,187.8℃以上由于储能材料的流失,失重明显。   将设计研究的热敏变色储能材料通过原位沉积的方式整理到纺织品上,赋予织物变色、储能的双重功能,并对整理后的织物变色效果和热性能进行了分析测试。结果表明:该方法制备出的热敏储能织物具有良好的热性能和变色性能,此种方法拓宽了织物变色温度的选择范围,提高了织物的表观性。
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