一種相變溫度12—29℃的降溫相變材料及其製備方法
2023-06-12 19:00:01 1
專利名稱：一種相變溫度12—29℃的降溫相變材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於材料化學領域，涉及一種相變材料及其製備方法，具體涉及一種用於吸熱降溫的、相變溫度i2_ ^rc的相變材料及其製備方法。
背景技術：
發燒初期和低溫發燒普遍採用物理降溫的方法進行退燒。目前常用的降溫退燒方法有降溫貼劑和冰袋冰敷。降溫貼劑中含有高分子凝膠類降溫材料。其原理是凝膠體所含有的水份大量蒸發，會帶走人體的熱量，同時在凝膠體中加入薄荷、冰片等物質，使人產生清涼的感覺。該類產品在使用時只需打開包裝，貼在額頭或者身體其他部位，使用比較方便；缺點是降溫時間較短，一般僅為2— 3小時左右，且僅限一次使用，使用成本較高；另外，由於降溫貼劑中含有聚丙烯酸鈉等凝膠基質，加工過程中一般會加入了化學交聯劑，而兒童的皮膚比較嬌嫩， 使用降溫貼劑時可能會導致皮膚不適、發紅，甚至過敏。冰袋是可以重複使用、成本較低的一種降溫方式。最初的冰袋內置水、乙醇、丙二醇等比熱比較大的物質，產品在使用前需要冰凍，因此必須在有冷凍設備的情況下才能使用；另外，這類產品的溫差比較大，剛開始使用時溫度過低，容易引起人體不適感，冰袋在凝固點溫度下結冰，成為硬塊，不可彎曲，使用不方便；目前還有一類凝膠類不凍冰袋，主要是通過添加甘油等物質降低了水的冰點，通過添加羧甲基纖維素鈉等凝膠劑使水失去流動性，該冰袋使用時柔軟，但缺點是冷凍時無法達到凝固點，蓄冷量低，使用時間短。因此，理想的冰袋原料是低溫下柔軟，蓄冷量大，使用時間長，降溫溫度適當，可重複使用。相變材料由固態變為液態或由液態變為固態的過程稱為相變過程，這時相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。相變材料在相變時溫度近似恆定的特性，可以達到控制溫度，降低溫差的效果，且整個過程材料可以始終保持柔軟。一些具有較大蓄冷能力、相變溫度在 10—30°C之間的相變材料在很大程度上能滿足理想降溫退燒用材料的要求，比較適合用於物理降溫退燒，在實現降溫的同時也避免了溫度過低帶來的人體不適感。目前常見的在這個溫度範圍內的相變材料有相變溫度為32°C的十水硫酸鈉，相變溫度為^rc的六水氯化鈣，相變溫度為沈一-33°C的三水醋酸鈉和尿素複合體系等。其中十水硫酸鈉最為常見。但是，單一的十水硫酸鈉作為相變材料，存在著過冷、相分離不足等缺點；而且，由於其相變溫度為32°c，在一些溫度較高的天氣，冰冷感不強，不能達到理想的降溫效果。
發明內容
本發明的目的是針對上述現有技術的不足，提供一種用於吸熱降溫的、相變溫度 12—^TC的相變材料及其製備方法。本發明的相變材料的相變溫度在12—四1之間可調節，並且具有安全無毒、穩定性好、蓄冷量大等優點，具有較長時間的、穩定的物理降溫效果。
本發明的目的通過如下技術方案實現
一種相變溫度的降溫相變材料，其組成為重量百分比為50— 95%的十水硫酸鈉、重量百分比為1 一25%的相變溫度調節劑、重量百分比為1 一 10%的保溼劑、重量百分比為1 一5%的成核劑、重量百分比為1 一5%的pH值調節劑和重量百分比為1 一5%的增稠劑。本發明所述相變溫度調節劑為氯化鈉、氯化鉀、氯化銨或硫酸銨中的一種或兩種以上；所述保溼劑為甘油；所述成核劑為硼砂；所述PH值調節劑為硼酸；所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、聚丙烯醯胺或聚丙烯酸鈉。本發明所述的相變材料的製備方法包括以下步驟將重量百分比為1 一 10%的保溼劑和重量百分比為1 一 5%的成核劑混合，加入重量百分比為1 一 5%的pH值調節劑調節 PH值為6— 8，攪拌，向其中加入重量百分比為1 一25%的相變溫度調節劑和重量百分比為 1—5%的增稠劑，混勻，再加入重量百分比為50— 95%的十水硫酸鈉，在12 — 下攪拌至熔融，停止加熱，繼續攪拌，冷卻，得到相變材料。本發明所述相變材料的相變溫度為12—四°〇。本發明還提供一種相變溫度12_ ^TC的降溫相變材料在吸熱降溫中的應用。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果
(1)採用相變溫度調節劑，在一定範圍內，隨著溫度調節劑的增加，相變材料的相變溫度逐漸降低，使得相變溫度在12—^rc之間可調節，相變潛熱大於iooj/g，可以達到較好的降溫效果；
(2)使用甘油作為保溼劑，防止水份過快的流失，同時使相變材料在較低溫度下觸感柔軟，可以彎曲，攜帶方便；
(3)使用硼砂作為成核劑，解決傳統相變材料過冷的問題，穩定性好、蓄冷量大；
(4)加入增稠劑，能降低相變材料的相分離，增加相變材料的使用性能；
(5)安全無毒，不添加化學交聯劑等對人體皮膚有毒的物質，降低人體不適感；
(6)具有較長時間的、穩定的物理降溫效果；
(7)使用方便，可重複使用。
圖1為本發明的實施例廣3分別製備的具有不同相變溫度的相變材料在40°C的熱環境下熔化的溫度曲線。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步詳細的描述，但本發明要求保護的內容不限於此。實施例1
將Ig甘油和Ig硼砂混合攪拌，加入Ig硼酸調節PH值為6，向其中加入0. 5g氯化鈉、 0. 5g氯化銨和Ig聚丙烯酸鈉攪拌，混合均勻後再加入95g十水硫酸鈉，在^rc下攪拌至熔融，停止加熱，繼續攪拌，混合物溫度降低，冷卻後得到的絮狀固體即為本發明的相變材料。由圖1可以看出，實施例1製得的相變材料相變溫度為^°C，相變潛熱為190J/g。
實施例2
將3g甘油和3g硼砂混合攪拌，加入3g硼酸調節pH值為7. 5，向其中加入3. 5g氯化鈉、3. 5g氯化鉀、3. 5g氯化銨、3. 5g硫酸銨和2g聚丙烯醯胺攪拌，混合均勻後再加入75g十水硫酸鈉，在25°C下攪拌至熔融，停止加熱，繼續攪拌，混合物溫度降低，冷卻後得到的絮狀固體即為本發明的相變材料。由圖1可以看出，實施例2製得的相變材料相變溫度為21°C，相變潛熱為165J/g。實施例3
將IOg甘油和5g硼砂混合攪拌，加入5g硼酸調節pH值為8，向其中加入12. 5g氯化鉀、12. 5g硫酸銨和5g羧甲基纖維素鈉攪拌，混合均勻後再加入50g十水硫酸鈉，在12°C下攪拌至熔融，停止加熱，繼續攪拌，混合物溫度降低，冷卻後得到的絮狀固體即為本發明的相變材料。由圖1可以看出，實施例3製得的相變材料相變溫度為12°C，相變潛熱為140J/g。本發明的相變材料，採用相變溫度調節劑，在一定範圍內，隨著溫度調節劑的增加，材料的相變溫度逐漸降低，使得相變溫度在之間可調節，當作為物理降溫材料使用的時候，當沒有冷凍設備的時候，通過冷水或者室溫靜置就可恢復。該材料柔軟且能反覆使用，達到良好的降溫效果而不至於感覺過於冰冷。
權利要求
1.一種相變溫度12_^rc的降溫相變材料，其特徵在於，所述相變材料的組成為重量百分比為50—95%的十水硫酸鈉、重量百分比為1一25%的相變溫度調節劑、重量百分比為1 一 10%的保溼劑、重量百分比為1 一5%的成核劑、重量百分比為1 一5%的pH值調節劑和重量百分比為1 一5%的增稠劑。
2.根據權利要求1所述的相變材料，其特徵在於，所述相變溫度調節劑為氯化鈉、氯化鉀、氯化銨或硫酸銨中的一種或兩種以上；所述保溼劑為甘油；所述成核劑為硼砂；所述PH 值調節劑為硼酸；所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、聚丙烯醯胺或聚丙烯酸鈉。
3.權利要求1所述的相變材料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟將重量百分比為1 一 10%的保溼劑和重量百分比為1 一5%的成核劑混合，加入重量百分比為1 一5%的PH 值調節劑調節PH值為6— 8，攪拌，向其中加入重量百分比為1 一25%的相變溫度調節劑和重量百分比為1 一5%的增稠劑，混勻，再加入重量百分比為50— 95%的十水硫酸鈉，在12—下攪拌至熔融，停止加熱，繼續攪拌，冷卻，得到相變材料。
4.根據權利要求廣3之一所述的相變材料，其特徵在於，所述相變材料的相變溫度為 12—29°C。
5.權利要求1所述的相變材料在吸熱降溫中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種相變溫度12—29℃的降溫相變材料及其製備方法。本發明的相變材料的組分為十水硫酸鈉、相變溫度調節劑、保溼劑、成核劑、pH值調節劑和增稠劑，依一定重量配比組成；其製備方法包括如下步驟將保溼劑、成核劑混勻，加入pH值調節劑調節pH值，加入相變溫度調節劑和增稠劑，混勻，再加入十水硫酸鈉，在12—29℃下攪拌至熔融，停止加熱，繼續攪拌，冷卻，得到本發明的相變材料。本發明的相變材料具有無毒、穩定性好、蓄冷量大等優點，加入相變溫度調節劑，使得相變材料的相變溫度在12—29℃可調節，具有較長時間的穩定的物理降溫效果，可用於吸熱降溫。
文檔編號C09K5/06GK102268241SQ20111018135
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者劉群峰, 原波, 陳曉峰 申請人:華南理工大學