PAN基相变材料的制备及性能研究
Preparation and Characterization of Phase Change Materials Based on PAN
本研究以腈纶废丝为研究对象,首先通过对腈纶废丝(PAN)在碱催化条件下控制水解处理,其水解产物(HPAN)与聚乙二醇(PEG)通过化学接枝制备了HPAN-g-PEG固-固相变材料;其次,以单组分及二元脂肪酸为相变介质,腈纶废丝为支撑体,制备了PAN/脂肪酸固-固相变材料及相变纤维.采用傅立叶红外光谱、偏光显微镜、扫描电子显微镜、差热扫描量热仪、温度记录仪、热重分析仪、电子单纤维强力仪和动态力学分析仪等研究手段,研究了实验所制备的HPAN-g-PEG固-固相变材料、PAN/硬脂酸(SA)相变材料及纤维、PAN/二元脂肪酸相变材料及纤维、分子筛改性PAN/元脂肪酸相变材料及纤维的结构形态、结晶性能、热性能、保温性能及力学性能等.结果表明,HPAN中含有酰胺键,HPAN-g-PEG中含有聚醚链段;PEG、HPAN-g-PEG在不同温度下具有不同的晶体结构;HPAN-g-PEG的熔融温度随PEG分子量和催化剂用量的增大而增大,相变潜热随PEG分子量增大而增大,焓值达到106J/g; HPAN-g-PEG的保温时间达到4.5min.PAN/SA复合相变材料的焓值达到115J/g,相变温度及相变焓随SA质量分数的增加而增大;相变材料具有很好的保温性能,保温时间达到6min,多次热循环后,保温性能保持不变.PAN/SA相变纤维的相变焓达到48.84J/g; PAN/SA相变纤维相对于PAN纤维具有良好的保温性;PAN/SA相变纤维在110℃热空气中迅速干燥的力学性能优于常温处理.PAN/二元脂肪酸相变材料的焓值达到135.8J/g,结晶温度为25℃左右,保温时间达到17.7min,多次热循环后,保温性能保持不变.PAN/二元脂肪酸相变纤维中相变介质熔融温度是41.88℃,熔融焓是31.75J/g,结晶温度是28.61℃,结晶焓是17.99J/g.相变纤维在110℃热空气下干燥的纤维的断裂强度优于常温干燥,且随纤维基体中PAN组分的增加,强度增加.与PAN/二元脂肪酸相变材料相比较而言,由分子筛改性的相变材料的结晶焓达到125.22J/g,而结晶温度却降低到17℃左右,保温时间达到1480s.该研究不仅实现了对腈纶废丝的回收利用,变废为宝,而且为社会提供了一种新型节能材料,是一项成本低、效益高、资源充足的新兴项目,具有广阔的发展前景.
- 作者：
- 相恒学
- 学位授予单位：
- 大连工业大学
- 专业名称：
- 材料加工工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 郭静
- 中图分类号：
- TB34
- 关键词：
- 腈纶废丝；聚乙二醇；硬脂酸；月桂酸；相变材料；相变纤维
- waste polyacrylonitrile fiber；poly (ethylene glycol)；stearic acid；lauric acid；phase change materials；phase change fiber