Fe（Ⅲ）作為引發(fā)劑制備硬脂酸/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合相變材料

【引言】

微膠囊技術(shù)(Micmencapsulation Technology)是一種運(yùn)用成膜材料把固體或液體包覆成具有核殼結(jié)構(gòu)微粒的技術(shù)。所制備的微粒稱為微膠囊，它由外殼和內(nèi)核兩部分組成，外殼通常是天然的或合成的高分子材料，內(nèi)核是微膠囊的核心部分，可以是固體、液體或氣體，可以是一種物質(zhì)也可以是幾種物質(zhì)的混合物。相變材料(Phase chatlge Materials，PcM)在相變過程中能吸收或釋放大量的潛熱，可廣泛應(yīng)用于熱量貯存和溫度控制領(lǐng)域。微膠囊相變材料(Microencapsulated Phase Change Matcrials，MCPCM)的研究是將微膠囊技術(shù)應(yīng)用到相變材料中而形成的新的研究領(lǐng)域。MCPCM從技術(shù)上克服了相變物質(zhì)的應(yīng)用局限性，提高了相變材料的使用效率，拓寬了相變材料的應(yīng)用領(lǐng)域。

【成果介紹】

蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院張婷等人以FeCl₃為光引發(fā)劑，研究了甲基丙烯酸甲酯（MMA）在紫外光下的聚合行為以及硬脂酸（SA）/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）復(fù)合相變材料的結(jié)構(gòu)、儲熱性能、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明：Fe（Ⅲ）可作為廉價、環(huán)保的光引發(fā)劑引發(fā)MMA聚合，其在短時間內(nèi)可生成大量的羥基自由基，且具有非常高的活性，0.7 wt. %的Fe（Ⅲ）在30min可使MMA的轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上。制備的SA/PMMA復(fù)合相變儲熱材料的SA含量為52.20%，其熔融和凝固的相變溫度分別為55.3℃和48.8℃，相變潛熱分別為102.1 J?g^-1和102.8 J?g^-1。1000次凍融循環(huán)實驗表明SA/PMMA具有優(yōu)異的儲熱、化學(xué)及熱穩(wěn)定性，其性能與熱引發(fā)工藝制備的同類材料相媲美。

【圖文導(dǎo)讀】

 圖1 ：不同引發(fā)劑下PMMA聚合的轉(zhuǎn)化率—時間曲線。

圖2：引發(fā)劑的消耗對MMA的轉(zhuǎn)化率的影響。

圖3：Fe（Ⅲ）配合物在水溶液產(chǎn)生自由基的機(jī)理。

圖4：分別含50%，53%，56%SA的SA/PMMA復(fù)合相變材料的泄漏實驗前（a，c，e）和實驗后（b，d，f）的照片。

圖5：PMMA和SA/PMMA復(fù)合相變材料的掃描電鏡（a、b）和粒徑分布圖（c）。

 圖6： SA，PMMA，SA/PMMA膠囊的紅外光譜圖。

圖7：SA和SA /PMMA的DSC分析。

圖8：SA，PMMA和SA/PMMA的TG（a）分析和 DSC（b）分析。

圖9：SA/PMMA在1000次凍融循環(huán)后的掃描電鏡圖像（a）和紅外光譜圖（b）。

圖10：SA/PMMA在1000次凍融循環(huán)前后的 DSC分析。

圖11：SA/PMMA在1000次凍融循環(huán)前后的熱重曲線。

圖12：SA/PMMA熱循環(huán)前后的加熱（a）和冷卻（b）曲線。

差示掃描熱量法是zui常見的熱分析手段，因為它能提供廣泛的樣品信息。林賽斯高溫差示掃描熱量儀/差熱分析儀（DTA/DSC）具有防冷凝的樣品室，其優(yōu)良設(shè)計保證了zui高的量熱靈敏和zui短時間的時間常數(shù)。這些特點保證儀器終生具有高精度和高穩(wěn)定性的基線。對材料的研究，開發(fā)和質(zhì)量控制而言，DSC/DTA PT1600是*的工具。

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