超支化聚氨酯固—固相变储能材料的改性研究

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聚氨酯材料种类繁多,已广泛应用于各种工业领域。超支化聚合物由于其结构新奇、性能独特及潜在的应用前景也成为近十年来聚合物研究的热点之一。而将两种性能优异的物质结合,制备成相变材料应用于储能领域是一项有创新意义的工作。本文在前人研究的基础之上,对超支化聚氨酯固-固相变储能材料进行了改性研究,并用多种测试表征手段验证改性产品的结构和性能。具体改性研究如下:1.将液化改性后的MDI与PEG6000、超支化聚酯反应,合成液化改性型超支化聚氨酯固-固相变材料(L-HB-PUPCM)。结果表明,该材料与普通超支化聚氨酯相变材料(HB-PUPCM)同样具有相变焓较大,相变温度较低,有较好的热循环性和热稳定性,在室温下有一定的结晶度,软硬段间有一定的微相分离等特点。此外,还具备合成工艺比HB-PUPCM简便的优点。因此,以液化改性型超支化聚氨酯代替普通超支化聚氨酯作为固-固相变材料使用是可行的。2.利用DSC测试技术,结合相关的理论计算,探讨了L-HB-PUPCM的非等温结晶动力学行为。非等温结晶动力学的各种分析模型都有其各自的优点和局限性。对于L-HB-PUPCM研究体系,用Jeziorny方法处理的结果具有一定的可靠性,由此计算出的表观Avrami指数n接近于3,说明该材料是以异相成核的三维球晶方式生长,但是成核过程和晶体生长方式并不均一,有其复杂性。Ozawa方法由于模型建立时所假设的前提条件与物质结晶复杂性之间的矛盾,使其在研究本体系的非等温结晶动力学时,效果不理想。而莫志深法在描述体系的非等温结晶行为时,效果良好。3.采用掺杂的手段在原料中加入少量无机和有机类相变物质,合成了氯化镁掺杂型、聚乙二醇共晶型和季戊四醇掺杂型超支化聚氨酯固-固复合相变储能材料。结果证明掺杂后的超支化聚氨酯相变储能材料性能优异,同时组成稳定。此外,改变掺杂物质的含量和种类还可以调整材料的相变温度,以适应不同环境的要求。整体上说,超支化聚氨酯固-固相变储能材料经过改性后,可以提高产品在某些方面的性能,具有更大的实用价值和更广阔的应用前景,是高分子固-固相变储能材料的研究趋势。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
第1章 绪论第9-26页
    1.1 超支化聚合物材料第9-11页
        1.1.1 超支化聚合物的研究历史与现状第9-10页
        1.1.2 超支化聚合物的特点第10页
        1.1.3 超支化聚合物的应用第10-11页
    1.2 聚氨酯材料第11-13页
        1.2.1 聚氨酯结构及性能特点概述第11-12页
        1.2.2 聚氨酯的应用第12-13页
        1.2.3 超支化聚氨酯第13页
    1.3 相变材料第13-24页
        1.3.1 相变材料的研究历史与现状第14-15页
        1.3.2 相变材料的储能原理第15-16页
        1.3.3 相变材料的分类第16-23页
        1.3.4 相变材料的应用第23-24页
    1.4 本文研究的内容、目的及意义第24-26页
第2章 液化改性型超支化聚氨酯相变材料的研究第26-37页
    2.1 引言第26页
    2.2 实验部分第26-28页
        2.2.1 原料第26-27页
        2.2.2 L-MDI 的配制第27页
        2.2.3 样品制备第27页
        2.2.4 性能测试与表征第27-28页
    2.3 结果与讨论第28-36页
        2.3.1 红外结构分析第28-29页
        2.3.2 DSC 分析第29-31页
        2.3.3 相变可逆性及热循环稳定性测试第31-32页
        2.3.4 热稳定性分析第32-33页
        2.3.5 结晶状态分析第33-34页
        2.3.6 POM 分析第34-35页
        2.3.7 微观形貌分析第35-36页
    2.4 本章小结第36-37页
第3章 液化改性型超支化聚氨酯固-固相变材料的非等温结晶动力学第37-45页
    3.1 引言第37页
    3.2 实验部分第37-38页
        3.2.1 原料第37-38页
        3.2.2 L-MDI 的配制第38页
        3.2.3 样品制备第38页
        3.2.4 非等温结晶动力学DSC 测试第38页
    3.3 结果与讨论第38-44页
        3.3.1 试样的非等温结晶行为第38-40页
        3.3.2 L-HB-PUPCM 的非等温结晶动力学模型第40-44页
    3.4 本章小结第44-45页
第4章 掺杂型超支化聚氨酯固-固相变储能材料的研究第45-57页
    4.1 引言第45页
    4.2 实验部分第45-47页
        4.2.1 原料及试剂第45-46页
        4.2.2 L-MDI 的配制第46页
        4.2.3 掺杂型超支化聚氨酯样品的制备第46-47页
        4.2.4 性能测试与表征第47页
    4.3 结果与讨论第47-56页
        4.3.1 结构分析第47-48页
        4.3.2 相变行为分析第48-50页
        4.3.3 热稳定性分析第50-52页
        4.3.4 结晶状态分析第52-53页
        4.3.5 POM 分析第53-54页
        4.3.6 微观形貌分析第54-56页
    4.4 本章小结第56-57页
第5章 总结与展望第57-59页
    5.1 结论第57-58页
    5.2 展望第58-59页
参考文献第59-64页
致谢第64-65页
攻读硕士学位期间发表的论文及成果第65页
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