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浙江理工大学张明J. Appl. Polym. Sci.:熔融同轴静电纺丝制备高强度可逆热致变色核壳纳米纤维
2021/2/1 10:34:01 admin

DOI: 10.1002/app.50465

近年来,具有能量储存和转化潜力的相变材料(PCM)引起了人们的广泛关注,尤其是在热能储存领域。但是,PCMs的不稳定性和易泄漏性限制了其广泛应用。本研究采用熔融同轴静电纺丝法制备了以1-十四醇(TD)为核,聚偏氟乙烯(PVDF)为壳的核-壳纤维,并对其进行了改进,将由结晶紫内酯(CVL)和双酚A(BPA)组成的染料添加到核中,从而使纤维具有可逆热致变色的功能。在制备过程中,NaCl的加入可以调节纤维的形态并增强其力学性能。通过调节壳溶液的浓度和核溶液的流速,当聚合物浓度为24wt%,核进料速度为0.4ml/h时,可制备出高强度可逆热致变色纤维。这些纤维的潜热高达88.71J/g。此外,加热时其颜色可以从蓝色变为白色,转变温度约为38℃。100次热循环试验表明,该纤维具有很强的热稳定性和热致变色性能。

 

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图1.同轴静电纺丝技术示意图[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图2.PVDF@TD的FE-SEM图像,其中核进料速度为0.3ml/h,PVDF浓度(wt%)为(a)22%;(b)24%;和(c)26%


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图3.具有不同PVDF浓度(wt%)的PVDF-NaCl@TD的FE-SEM图像:(a-c)22%;(d-f)24%;(g-i)26%;不同核进料速度的样品:(a,d和g)0.3ml/h;(b,e和h)0.4ml/h;(c,f和i)0.5ml/h


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图4.在不同条件下制备的PVDF-NaCl@TD的直径分布


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图5.具有不同核进料速度和PVDF浓度(wt%)的PVDF-NaCl@TD的差示扫描量热曲线:(a)22%;(b)24%;(c)26%[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图6.(a)PVDF-NaCl@CBT-V0.4的透射电子显微镜图像;(b)核-壳结构模型[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图7.PVDF-NaCl@CBT膜的图像,其核进料速度为(a)在15℃下为0.5ml/h。(b)在15℃下为0.4ml/h;(c)在45℃下为0.4ml/h[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图8.(a)100次循环前后的PVDF-NaCl@CBT-V0.4,以及(b)TD和CBT的差示扫描量热曲线。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图9.PVDF、CBT和PVDF-NaCl@CBT-V0.4的热重分析曲线[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图10.PVDF、CBT和PVDF-NaCl@CBT-V0.4的傅立叶变换红外光谱[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图11.(a)PVDF纳米纤维;(b)含0.02wt%NaCl的PVDF纳米纤维;(c)PVDF-NaCl@CBT-V0.4非织造垫的应力-应变曲线[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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