溶膠－凝膠法制備的PEG-SiO2定形相變材料的研究.pdf

1、表面溫度控制是紅外隱身的主要技術(shù)途徑之一。相變材料由于能夠?qū)⒛繕?biāo)熱源或太陽輻射熱能轉(zhuǎn)化為潛熱儲存起來，從而避免表面溫度的劇烈變化，近年來，在紅外隱身材料領(lǐng)域表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用前景，已逐漸為人們所關(guān)注。常用相變材料在固－液相轉(zhuǎn)變時(shí)生成液態(tài)，必須要有容器來進(jìn)行盛裝，造成實(shí)際使用的不便。
　　本論文正是針對上述問題，采用溶膠－凝膠法，以聚乙二醇（PEG）為相變材料，正硅酸乙酯（TEOS）反應(yīng)生成的SiO2為載體基質(zhì)，制備出在PEG熔點(diǎn)以上

2、任能保持形態(tài)穩(wěn)定的PEG/SiO2定形相變材料，在分析PEG/SiO2定形相變材料的合成機(jī)理的基礎(chǔ)上，對材料和工藝問題作了創(chuàng)新性和探索性研究。主要內(nèi)容為：
　　1.研究了溶膠－凝膠法制備PEG/SiO2定形相變材料的新工藝及其熱性能。采用TEOS為前驅(qū)體，分別以分子量為1500、2000、4000、6000、10000的PEG為相變材料，乙醇為溶劑，鹽酸為催化劑，進(jìn)行溶膠－凝膠反應(yīng)。混合溶液的PH值為1，反應(yīng)時(shí)間4小時(shí)，陳化溫度4

3、0℃，陳化時(shí)間不少于24小時(shí)，干燥溫度為80℃，干燥時(shí)間不少于3天。在對應(yīng)分子量的PEG合成的PEG/ SiO2定形相變材料中，PEG的最大質(zhì)量含量在80％~83％之間。在80℃下放置24小時(shí)，未觀察到PEG的流動(dòng)和滲出。DSC分析表明相變溫度在47.58℃~63.26℃之間，相變焓在73.70 J/g~131.3 J/g之間。比重瓶法測得密度在1.220 g/cm3~1.301 g/cm3之間。同時(shí)，通過對20g樣品的步冷曲線的分析得

4、到，控制溫度保持在在38.9℃~51.8℃之間，控溫時(shí)間在15~20分鐘之間。
　　2.詳細(xì)研究了PEG/ SiO2定形相變材料的改性機(jī)理及影響其熱性能的因素。DSC分析表明，定形相變材料的相變溫度和相變焓隨著PEG分子量的增加而增加，但低于對應(yīng)分子量的純PEG的相變焓和相變溫度。本文嘗試?yán)没ゴ┚W(wǎng)絡(luò)和包覆理論，從微觀上初步討論了納米SiO2對定形相變材料熱性能影響。通過DSC和XRD研究了PEG在SiO2納米網(wǎng)孔中的結(jié)晶行為。研

5、究表明，納米SiO2固定和限制了PEG的分子鏈，PEG長鏈無法自由進(jìn)入結(jié)晶區(qū)，晶格無法整齊排列，PEG結(jié)晶區(qū)內(nèi)缺陷增多，結(jié)晶度下降，引起相變焓的減少和相變溫度的下降。通過IR分析和吸濕性測定，反應(yīng)殘留的Si-OH及納米SiO2的吸附的水和乙醇降低了PEG的質(zhì)量含量，材料的相變焓降低。
　　通過本實(shí)驗(yàn)對PEG/ SiO2定形相變材料熱性能研究和對納米SiO2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)高分子PEG相變材料相變行為的分析討論，對制備出納米高分子相變材料