摘要
作为一种广泛研究的相变储能材料（PCMs），聚乙二醇（PEG）具有成本低和高潜热等特点。但是，纯PEG存在相变过程中易泄漏和低热导率的缺点，阻碍了其在储能领域中的应用。本研究分别以聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）和己二酸（AA）为封装材料、多壁碳纳米管（MWCNTs）为导热填料，制备了导热增强PEG基固-固相变复合材料，不仅解决了PEG相变过程中泄漏问题，而且有效提高了PEG基PCMs的蓄热/放热效率。 首先，基于AA、PBT和PEG之间的酯化和酯交换反应，通过原位共混制备了PEG-PBT-AA/MWCNTs相变复合材料。在相变复合材料中，PBT链段的结晶相作为物理交联点，AA链段作为协同封装剂，实现了PEG基相变复合材料的固-固相变。因为MWCNTs表面的羧基参与了酯化反应，在其表面原位接枝了共聚物，使得MWCNTs与共聚物基体有良好的相容性，在相变复合材料中均匀分布，形成了有效导热通路，相变复合材料的热导率提高到0.27W/(m·K)，解决了PEG基PCMs蓄热/放热效率低下的问题。添加1wt%的MWCNTs后，复合PCMs的相变焓值提升了5%，达到143J/g。同时，由于MWCNTs本身的高热稳定性和其与共聚物基体之间的界面相互作用力，复合材料的热失重起始分解温度提高了77℃，达到351℃。 其次，在双螺杆挤出机中，将PEG-PBT-AA共聚物与MWCNTs熔融混合，制备了PEG-PBT-AA/MWCNTs相变复合材料。挤出机强的剪切混合能力提高了MWCNTs在共聚物中的分散性，实现了高MWCNTs含量PCMs的制备。结果表明，10wt%MWCNTs的PCMs起始分解温度较PEG-PBT-AA共聚物（PCMs-0）提高了98℃，达到372℃；相变焓值为135J/g；热导率提升了200%，达到0.57W/(m·K)。 最后，选用MWCNTs含量为5wt%的PCMs/MWCNTs-3与肉豆蔻酸（MA）熔融共混，制备了PCMs/MWCNTs/MA固-固复合材料。结果表明，MA与PCMs/MWCNTs-3之间没有发生化学反应。但是由于MA的羧基与基体之间的分子间作用力，MA与基体具有优异的相容性。添加20wt%的MA时，相变复合材料的热焓值为174J/g，与不添加MA相比，提高了25%；此时热导率为0.45W/(m·K)，比PCMs-0提升了136%。
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