Nghiên cứu chế tạo xốp Pu/Graphite hấp thụ nhiệt

Nghiên cứu này sẽ khảo sát mối quan hệ tính chất và hàm lượng thành phần trong xốp PU dựa trên nền polyuretan và graphit để chế tạo vật liệu có khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời mà vẫn đảm bảo được tính chất cơ học.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo xốp Pu/Graphite hấp thụ nhiệtNghiên cứu khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO XỐP PU/GRAPHITE HẤP THỤ NHIỆT LÊ CHÍ THÀNH (1), MAI ĐỨC HUYNH (2), TRẦN HỮU TRUNG (2), LÊ TRỌNG LƯ (2), PHAN NGỌC HỒNG (3), BÙI DUY NGỌC (4), NGUYỄN VŨ GIANG (2) 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam nằm trong khí hậu nhiệt đới gió mùa với số giờ chiếu sáng khoảng1600 -2700 giờ mỗi năm nhờ đó có nhiều tiềm năng để ứng dụng năng lượng mặt trờiphục vụ nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Lượng bức xạ trực tiếp trung bình khoảng 4-5 kWh/m2/ngày (theo GE Reports). Cường độ bức xạ năng lượng phân bố không đều,cao hơn ở miền Trung và miền Nam trong khi miền Bắc thấp hơn do thời tiết mùa đôngnhiều mây và mưa phùn. Nhìn chung số ngày nắng ở miền Trung và miền Nam trên 300ngày là địa điểm lý tưởng để sử dụng năng lượng mặt trời [1]. Tuy nhiên việc khai thácvà sử dụng năng lượng mặt trời ở nước ta còn chưa phát triển, đặc biệt trong lĩnh vựcnông lâm nghiệp. Gần đây, bên cạnh việc sử dụng pin năng lượng mặt trời để tạo nguồn điện vànhiệt, việc nghiên cứu phát triển vật liệu có khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời đểtích trữ và chuyển hóa thành nhiệt đang được quan tâm. Trong số các vật liệu đangđược nghiên cứu hiện nay, xốp polyuretan (PU) được cho là có nhiều tiềm năng ứngdụng nhất nhờ giá thành cạnh tranh, dễ lắp đặt và bảo quản. Xốp PU có nhiều ưuđiểm nhờ khả năng kiểm soát kích thước và tính chất thông qua thay đổi tỷ lệ thànhphần trong PU. Nhờ tính chất biến đổi trong một khoảng rộng cũng như công nghệchế tạo đơn giản nên xốp PU được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như xốp cứngdùng làm tấm vách ngăn, panel xây dựng, trang trí nội ngoại thất; xốp mềm làm yênxe đạp, xe máy, tay nắm, đồ chơi,… [2÷4]. Tuy nhiên, hạn chế của vật liệu xốp này chính là độ bền cơ học không cao, khókiểm soát quá trình tạo bọt, tính ổn định kém và dễ cháy. Một số nghiên cứu đã chỉra rằng, các tính chất cơ học, nhiệt của polyme có thể được cải thiện đáng kể bằngcách sử dụng các hạt gia cường có kích thước nano. Hạt nano có xu hướng xen kẽ vàphân tán trong nền polyme PU nhờ diện tích tiếp xúc lớn, có khả năng gia cường tốthơn. Trong nghiên cứu của V. Dolomanova cho thấy cường độ nén có thể được tăngthêm bằng việc gia cường bởi các hạt nano clay trong xốp PU. Nghiên cứu đã đượcthực hiện với xốp PU gia cường với 1,96% hạt nano clay cải thiện 152% cường độnén so với bọt PU tinh khiết. Sự thay đổi này của nền polyme đã dẫn đến sự hấp thụtốt hơn nhiệt tỏa ra trong phản ứng trùng hợp, gia tăng độ cứng của nền, với khảnăng hấp thụ năng lượng lớn và tỉ khối chấp nhận được. A.A.Sinar đã nghiên cứuảnh hưởng của sợi các bon đa vách (MWCNT) đến cường độ nén, hấp thụ nănglượng và tỉ trọng của xốp polyurethane (PU) cứng được sản xuất từ polyol dầu cọ(POP) với các phụ gia khác nhau. Kết quả của sự kết hợp của MWCNT với xốp PUtinh khiết đã cho thấy sự gia tăng giá trị của cường độ nén, tỉ khối và hấp thụ nănglượng tốt. Các kết quả trên đã chứng tỏ rằng, sử dụng chất độn gia cường cải thiệncác tính chất cơ học, tính chất nhiệt, khả năng hấp thụ năng lượng của xốp PU.Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 17, 12 - 2018 85 Nghiên cứu khoa học công nghệ Tuy nhiên các nghiên cứu về vật liệu xốp PU hấp thụ năng lượng mặt trời cósử dụng các chất độn graphit còn chưa có công bố nhiều. Do vậy chế tạo được vậtliệu xốp PU hấp thụ năng lượng mặt trời sẽ mang lại nhiều lợi ích trong lĩnh vựcnăng lượng góp phần bảo vệ môi trường và an ninh năng lượng. Vật liệu xốp compozit trên cơ sở polyuretan được chế tạo từ rất nhiều thànhphần. Trong đó, thành phần chính và quan trọng nhất để tạo nên xốp PU là cácpolyol và izocynat, ngoài ra còn có các loại nguyên liệu khác như: chất tạo xốp, chấtxúc tác, chất hoạt động bề mặt, chất tăng khả năng bền nhiệt… [7]. Và không chỉthay đổi tỷ lệ hàm lượng các thành phần mà có thể thay đổi được PU có các tính chấtkhác nhau. Nghiên cứu này sẽ khảo sát mối quan hệ tính chất và hàm lượng thànhphần trong xốp PU dựa trên nền polyuretan và graphit để chế tạo vật liệu có khảnăng hấp thụ năng lượng mặt trời mà vẫn đảm bảo được tính chất cơ học. 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Hóa chất và thiết bị - Metyl diphenyl diizocynat (MDI) dạng bột rắn trắng, tỷ trọng 1,23 g/cm3,nóng chảy 40oC, hãng sản xuất DOW, Nhật. - Polypropylen glycol (PPG): chất lỏng có màu trắng đục nhiệt độ sôi 187,4oCcủa Nantong FY Chemical Co. Ltd. (Trung Quốc). - Chất tạo xốp: HFC 365 mfc dạng lỏng có khối lượng phân tử 148.074 Da, độtinh khiết 98% là sản phẩm của hãng Solvay (Bỉ). - Xúc tác izo octanoat thiếc KOSMOS 29 có độ tinh khiết 99% sản phẩm củahãng Solvay (Bỉ). - Chất hoạt động bề mặt: polydimetylsilicon độ tinh khiết 99% của hãngRuijiang (Trung Quốc). - Graphit độ dày từ 200 đến 300 lớp, chiều dài phiến ...