بررسی عملکرد حفاظت گرمایی مواد تغییردهنده فاز بر پایه پلی‌اتیلن گلیکول

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

چکیده

مواد تغ ییردهنده فاز موادی با گرمای ذوب زیاد هستند که با ذوب یا انجماد در دمای معین قابلیت ذخیره و آزادکردن مقادیر زیادی انرژی را دارند. از این پدیده می توان در کاربردهای حفاظت گرمایی یا ذخیره انرژی گرمایی استفاده کرد. از روش هایی که برای جلوگیری از نشت مواد تغ ییردهنده فاز به بیرون از ساختاری که در آن قرار گرفت هاند، استفاده می شود، آمیخت هکردن آنها با پلیمرهاست. مسئله مهم در این زمینه انتخاب پلیمر مناسب و سازگار با این مواد به عنوان نگه دارنده، درصد بهینه مواد تغ ییردهنده فاز در بستر پلیمر و چگونگی ریزساختار مناسب پلیمر و مواد تغ ییردهنده فاز برای کارایی بهتر سامانه حفاظت گرمایی است. در این پژوهش، اثر پلی اتیلن گلیکول به عنوان ماده تغ ییردهنده فاز در بستر اپوکسی، بر حفاظت گرمایی بررسی شده است. آزمون کاربردی ویژه ای برای بررسی و مقایسه رفتار دما  زمان نمونه ها طراحی شد و آزمون های DSC و SEM برای تعیین و مطالعه گرمای ذوب نمونه ها و ریزساختار آمیخته ها به کار گرفته شد. نتایج نشان می دهد، درصد بهینه برای پلی اتیلن گلیکول 60 درصد وزنی است. همچنین، نتایج آزمون کاربردی نشان می دهد، افزایش درصد مواد تغییردهنده فاز سبب بهبود حفاظت گرمایی می شود. شیب اولیه افزایش دما در نمونه های حاوی مواد تغ ییردهنده فاز در مقایسه با نمونه اپوکسی کمتر است. در ناحیه ذوب مواد تغ ییردهنده فاز، افزایش دما بسیار کاهش میی‌ابد و یک ناحیه جلگ های در نمودار دما  زمان ایجاد می کند. اختلاف دما با نمونه اپوکسی در این ناحیه برای نمونه 60 درصد وزنی پلی اتیلن گلیکول در حدود 15° C است و زمان تأخیر افزایش دما )تا 60° C ( نسبت به نمونه اپوکسی در حدود 22 min است
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Thermal Protection Performance of Phase Changing Material Based on Polyethylene Glycol

نویسندگان [English]

  • Leila Sadat Ahmadi
  • Ahmad Reza Bahramian
  • Mehrdad Kokabi
چکیده [English]

Phase change materials (PCM) are substances with a high heat of fusion which, through melting and solidifying at certain temperatures, are capable to store or release a large amount of energy. This phenomenon can be utilized in designing heat protective materials as well as in thermal energy storage systems. One of the approaches to avoid materials leaching from a structure, where PCMs are incorporated, is to blend them with suitable polymers. To have a proper blend it is necessary to choose a compatible polymer with a PCM. It is important to assess the optimized concentration of PCM in polymer matrix and the phase structure and morphology of the blend, which causes the best heat protection. In this work, the influence of polyethylene glycol (PEG) as PCMs in epoxy resin matrix on heat protection was investigated. A special performance test was designed to study timetemperature behavior of the prepared samples and DSC and SEM tests to observe the melting point, heat of fusion and morphology of the samples. The results indicated that increases in PCM content led to better heat protection and the best concentration for PEG was found to be 60% wt. Time-temperature curves show that increases of temperature for PCM samples is very slow compared with net epoxy sample. PCM samples curves show plateau in melting region. In this region, they show nearly 15°C temperature lower than a net epoxy sample. The plateau region makes a delay time in temperature increment, which is about 22 min for PEG samples compared with a net epoxy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • phase changing material
  • epoxy
  • polyethylene glycol
  • thermal protection
  • effective thermal conductivity