摘 要

随着全球的能源危机不断加剧，各国的科学家们纷纷从各种渠道研究节能手段或探索新能源。将众多材料和相变材料复合使用，可以很大程度上削减了能源的浪费，但同时，若包封的不好致使相变材料泄露，就大大降低了热量的有效使用。因此，本文采用微孔有机聚合物合成了具有高比表面积的有机微孔聚合物空心微囊（HMOCs，BET比表面积为522 m² g^-1），并且将有机微孔聚合物空心微囊复合相变材料石蜡，制成的复合相变材料，经过差示扫描量热法分析（DSC）表明，复合相变材料熔融和结晶相变焓为127.4 kJ kg^-1和126.7 kJ kg^-1，吸热峰和放热峰为57.1 ^oC和49.8 ^oC。

关键词： 有机微孔聚合物 空心微囊 相变材料

Thermal storage of polystyrene microcapsules composite phase change materials

Abstract

As the global energy crisis continues to intensify,scientists from all over the world have studied energy conservation from various sources or explored new energy sources.A lot of materials will be mixed with phase change materials which can greatly reduce the waste of energy.But at the same time,if the package is not good that could cause phase change material to blab hardly and greatly reduced the effective use of heat.In this article,with the high specific surface area of the organic microporous polymer hollow microcapsules (HMOCs with a BET specific surface area of 522 m² g^-1)were synthesized by using microporous organic polymers,and the organic microporous polymer hollow microcapsules which were analyzed by differential scanning calorimetry(DSC) showed that the enthalpy of melting and crystallization of composite phase change materials were 127.4 kJ kg^-1 and 126.7 kJ kg^-1,and the endotherm was carried out by differential scanning calorimetry(DSC) Peak and exothermic peaks of 57.1 ℃ and 49.8 ℃.

Key Words: Organic microporous polymers;Hollow microcapsules;Phase change material

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1相变材料的研究现状 1

1.2 复合相变材料的方法 2

1.2.1 溶胶凝胶法 2

1.2.2 微囊化 2

1.2.3 多孔吸附法 3

1.3 有机多孔材料 4

1.4 本文的研究内容 6

第二章 实验部分 7

2.1 实验药品 7

2.2 主要仪器 8

2.3 实验步骤 8

2.3.1 前体二氧化硅纳米颗粒的制备 8

2.3.2制备聚苯乙烯包覆二氧化硅纳米颗粒 9

2.3.3 微孔聚合物空心微囊的制备 9

2.3.4 HMOCs/石蜡（PW）复合相变材料的制备 10

2.3.5 HMOCs/PW复合相变材料冷热循环实验 10

2.4 HMOCs/PW复合相变材料的表征 10

2.4.1 结构分析 10

2.4.2 形貌分析 10

2.4.3 比表面积及孔性质分析 11

2.4.4 热性能分析 11

第三章 结果与讨论 12

3.1 HMOCs/石蜡（PW）的结构分析 12

3.2 纳米SiO₂和HMOCs-PW的形貌特征 13

3.3 HMOCs的BETplots曲线及孔性质分析 13

3.4 HMOCs/PW复合相变材料的储热性能 14

第四章 总结与展望 16

参考文献 17

致谢 19

第一章 绪论

随着全球工业程度的不断增强，经济的繁荣发展，人类所需要的能源的数量也越来越多。但是化石燃料等非再生能源的储备越来越少，而且随着化石能源的使用，环境污染的问题也日渐严重，全球气候变暖进而带来的一系列问题已经严重威胁到人类的可持续发展。

随着生活条件的改善，人们日益关注到生存环境可持续性的重要性。解决这两个问题主要从有效利用能源的方法中选择：第一，利用当前已有的技术，通过各行业的努力来研发一种环境友好型的能源，用来广泛代替原有的化石燃料能源；第二，我们可以通过改进技术来提高能源的使用效率，可以将余热、废热的作用更大化的利用起来，来解决能源的供需问题。开发新的能源，主要是从可再生能源里面选择，这些可再生能源，虽然无污染且可广泛使用，就比如最常见的太阳能，单位面积上辐射的能量低，辐射的强度不稳定，时刻在变化，其能量源的不可靠性和间歇性难以解决或弥补。如果说我们能够研发一种装置这种装置不仅能够净化尾气，而且能够将尾气中携带的热量合理运用比如可以在白天将过多的热量暂时存储起来，待夜晚温度降下来后，再将积攒的热量释放出来以供取暖，这样就可以大大的减少资源的浪费^[1]。

因此，如果想解决上面的问题，我们就应该在热量散发过程中，更多的去利用散发出来的热量，这样就减少了能量的损耗，。相对于显热储能技术，因为物质在发生相变的时候，熔融需要吸热，凝固需要放热，因此在相变的同时就完成了能量的交换，而潜热储能恰恰是应用了这一原理，进而弥补了显热储能技术的在储热方面的不足，并且在相变过程中，本身是不发生化学反应，即可以一直持有这种性质，这样的话就可以在很多领域中使用^[2]。

1.1相变材料的研究现状

相变材料（Phase Change Material，PCM），顾名思义肯定会发生相态的转变，而人们都知道当相态变化时，融化吸热、冷却放热，因此当外界有多余的热量释放出来时，此时的相变材料应当处于吸收热量融化的过程，所以对相变材料的选择应该考虑与周边环境相适应^[3]，但是相变材料在融化的过程中，液态的相变材料容易泄漏，因而需要将其进行封装。

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