论文部分内容阅读
聚氨酯固-固相变材料(polyurethane phase change material,简写为PUPCM)是当前相变材料研究领域的一个重要课题。本论文从分子链结构设计出发,采用预聚体法分别制备了聚乙二醇(PEG)基PUPCM、聚己二酸己二醇酯(PAA)基PUPCM和聚乙二醇/聚己二酸己二醇酯(简写为PEG/PAA)复合软段PUPCM,通过傅立叶红外光谱仪(FTIR)确定材料元素组成；热重分析(TG)分析其热循环稳定性、同时对其导热性能进行表征；通过动态力学性能(DMA)测试、硬度测试、拉伸强度测试等手段考察了材料力学性能并就软段对PUPCM性能的影响进行详细分析；通过偏光显微镜(POM)、X射线衍射谱(XRD)、原子力显微镜(AFM)等手段观察PUPCM微相分离结构,初步研究PUPCM的相变机理。研究表明：1.以PEG为软段的PUPCM具有良好的储能能力与热稳定性。此体系中,PEG分子量在2000以上时,所制备的PUPCM才具有相变功能。当PEG含量高于91%时,PUPCM呈现固-液相变,软段含量在50%～91%时,PUPCM呈现固-固相变并具有较高的相变焓。PUPCM的相变温度与相变焓随PEG分子量或含量增加而增加；PEG含量增加,PUPCM的硬度降低,拉伸强度降低。多种分子量PEG按不同比例混合可制备不同相变焓和相变温度的PUPCM。2.PAA基PUPCM相变焓小于相同软段含量的PEG基PUPCM,硬度、拉伸强度高于PEG基PUPCM,动态力学性能优于PEG基PUPCM。PAA基PUPCM热扩散率、比热容和导热系数随软段含量变化趋势与PEG基PUPCM类似。温度低于相变温度时,PAA基PUPCM导热系数高于相同软段含量PEG基PUPCM,温度高于相变温度时,PAA基PUPCM导热系数低于相同软段含量PEG基PUPCM。3. PEG/PAA复合软段PUPCM中,PEG与PAA不相容导致材料出现分层,呈非均匀体系。其热性能和力学性能介于PEG基和PAA基PUPCM之间。4.分析PUPCM相变实质是软段材料结晶态-无定型态之间的转变,由于硬段对软段的束缚作用,材料宏观呈现固-固相变。5. PUPCM具有储能大、强度高、耐磨、耐腐蚀等优点,可直接作为结构嵌件运用于军事领域特殊场合。