论文部分内容阅读
本论文探索了采用UV光固化来制备新型的固-固相变储能材料的方法，尝试把结晶性能优良的柔性高分子接枝在性能独特的纳米微晶纤维素(CNC)骨架材料的表面上。具体操作是采用UV辐射技术，在非均相反应体系中，在粒径为30-50nm的微晶纤维素球体表面上，以化学键的方式接枝上易结晶的柔性聚乙二醇(PEG)链段，最终得到了一种新型的固-固相变功能高分子材料。利用相变材料中聚乙二醇链段从结晶态到无定形态之间的相转变，实现该材料储能和释能的目的。
实验中采用两端均为羟基的聚乙二醇(相对分子质量分别为1000、2000、4000、6000、100000)作为储能高分子链段，通过化学反应和UV辐射手段将其接枝在纳米微晶纤维素骨架材料的表面上，并通过详细考察反应试剂的使用、UV辐射时间的选择等等对产物结构和性能的影响，掌握了影响材料性能的主要因素及其规律，同时制得了一系列具有不同相交温度和相变焓的固-固相变材料。
本论文还利用IR、X-ray、偏光显微镜、DSC、TGA等分析仪器对制得的相变材料进行观察测定，表征了链结构、微相结构、热稳定性、储能性能等方面的性能，并考察了UV辐射时间对相变材料各方面性能的影响。
试验结果表明UV固化材料如预期的一样具有典型的固-固相变特性。由IR和X-ray的研究发现在该材料中，PEG和CNC以化学键的形式连接在一起，且各自的主链结构没有发生改变；由偏光显微镜观察发现在所得材料的动态相变过程中，发现在整个相变过程中材料保持良好的固体形状，无任何小分子物质产生和泄露，也无宏观的相分离现象；由TGA测定可知所得的相变材料具有比原材料更高的热稳定性能；由DSC观察发现制得的相变材料具有较大的相变焓(是国外同类材料的3～5倍)和合适的相变温度，且具有良好的可逆性，经过反复升温降温循环过程后，材料的储能性能基本不变。并用DSC详细分析了不同分子量和不同UV辐射时间对材料储能性能的影响，结果发现通过调节PEG的分子量和UV辐射时间，可以调节材料的相变点和相变焓。这为更好地适应各种应用储能材料的实际需求，提供了更为宽泛的选择，扩大了应用范围。