CN110845998A

CN110845998A - 一种柔性高分子材料蓄冷剂及其制备方法

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Publication number: CN110845998A
Application number: CN201911094907.8A
Authority: CN
Inventors: 冯立品; 王明; 梁国治; 张奋奋; 孙文娟
Original assignee: Hefei University
Current assignee: Hefei University
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2020-02-28

Abstract

一种柔性高分子材料蓄冷剂及其制备方法，涉及蓄冷剂技术领域。蓄冷剂由2‑4份聚乙烯醇、1.5‑2.5份丙二醇、1‑3份甘油、1‑2份硼砂和60‑70份水制成。加热条件下，配制聚乙烯醇溶液，搅拌使其溶解；维持温度下，加入丙二醇、甘油，每次加入后充分搅拌均匀；配制硼砂溶液，并加热至相同温度；将硼砂溶液与获得的溶液相混合，搅拌均匀，即得蓄冷剂；转入包装袋中降至室温，然后冷冻。本发明通过合理选择蓄冷剂组分及配比含量，特别是添加了部分甘油作为蓄冷助剂，甘油的加入既起到降温助剂的作用，更多的是起到软化剂的作用，从而使制备的蓄冷剂经冷冻蓄冷后仍然柔软，应用在防护服中更能贴合人体，提升穿着的舒适性。

Description

一种柔性高分子材料蓄冷剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及蓄冷剂技术领域，具体是涉及一种柔性高分子材料蓄冷剂及其制备方法。

背景技术

高温环境不仅严重危害人体的身体健康，还时刻威胁着生产的正常进行。因为人体在热环境中，中枢神经***受到抑制，使注意力分散，降低了动作的准确性和协调性。秉承“以人为本”的理念，个体防护降温服应运而生，而个体防护降温服中最核心的技术就是蓄冷剂，目前市场应用于降温服的蓄冷剂主要包括两类：一类是以聚乙烯醇这类高分子材料为原料，与水助剂制成的凝胶；一类是以高吸水树脂做原料，与水制成胶体。但是无论是哪种蓄冷剂使用前都需要在低温环境中蓄冷，蓄冷剂经过冷冻后，就会变的坚硬且凹凸不平，非常不贴合人体，使用者穿着防护降温服既不舒适，又造成了能量浪费。于是，设计一种柔软度适中的蓄冷剂就成为了研发者丞待解决的课题。

发明内容

针对用于防护降温服蓄冷剂冷冻后存在的硬度较大问题，本发明提供一种柔性高分子材料蓄冷剂，该蓄冷剂经冷冻后仍然保持一定的柔软度。同时，本发明还提供了该柔性高分子材料蓄冷剂的制备方法及应用。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种柔性高分子材料蓄冷剂，主要由聚乙烯醇制成，具体是由如下重量份的原料制成：

作为优选，柔性高分子材料蓄冷剂的原料中水采用自来水。

一种制备柔性高分子材料蓄冷剂的方法，步骤如下：

1)、加热条件下，配制聚乙烯醇溶液，搅拌使其溶解；

2)、维持温度下，加入丙二醇、甘油，每次加入后充分搅拌均匀；

3)、配制硼砂溶液，并加热至步骤1)相同温度；

4)、将硼砂溶液与步骤2)获得的溶液相混合，搅拌均匀，即得蓄冷剂；

5)、转入包装袋中降至室温，然后冷冻。

作为优选，柔性高分子材料蓄冷剂的制备方法步骤1)-4)中维持温度为85-95℃。

为了克服现有蓄冷剂经过冷冻后较硬且凹凸不平以导致穿着不舒适等缺陷，本发明通过合理选择蓄冷剂组分及配比含量，特别是添加了部分甘油作为蓄冷助剂，甘油的加入既起到降温助剂的作用，更多的是起到软化剂的作用，从而使制备的蓄冷剂经冷冻蓄冷后仍然柔软，应用在防护服中更能贴合人体，提升穿着的舒适性。与现有技术相比，本发明的有益效果还表现在：

1)、蓄冷剂无毒、无味、无污染和无腐蚀性，且成本低，可重复使用。

2)、蓄冷剂以自来水为溶剂合成，不但降低了成本，简化了工艺，更有助于大规模生产。

3)、蓄冷剂具有较大的相变潜热和合适的相变温度，冷冻后蓄冷剂不会变的坚硬，能保持合适的柔软度，应用在降温服中更贴合人体，增加人体舒适感。

4)、蓄冷剂不仅可以用于各种高温行业人体降温，也可以用于医疗、卫生、食品及水果、蔬菜等长途运输。

附图说明

图1为实施例1中降温助剂只加入丙二醇所合成的蓄冷剂在-18℃的环境下冷冻24h后的照片。

图2为实施例2中降温助剂加入丙二醇和甘油所合成的蓄冷剂在-18℃的环境下冷冻24h后的照片。

图3为实施例2合成的蓄冷剂的相变过程DSC曲线。

具体实施方式

本发明的柔性高分子材料蓄冷剂，由如下重量份的原料制成：

本发明的制备柔性高分子材料蓄冷剂的方法，步骤如下：

1)、加热条件下，配制聚乙烯醇溶液，搅拌使其溶解；

3)、配制硼砂溶液，并加热至步骤1)相同温度；

5)、转入包装袋中降至室温，然后冷冻。

本发明所用主要化学试剂如下：

聚乙烯醇(聚合度1750±50)(CH₂CHOH)n≥99.0％国药集团化学试剂有限公司。

丙二醇C₃H₈O₂≥99.0％永华化学科技有限公司。

甘油C₃H₈O₃≥99.5％国药集团化学试剂有限公司。

硼砂Na₂B₄O₇·10H₂O≥99.5％西陇科学股份有限公司。

以下结合实施例和附图对本发明的柔性高分子材料蓄冷剂及其制备方法作出进一步的详述。

实施例1

1)、称量一定质量的聚乙烯醇和自来水，将其倒入三口烧瓶中，在水浴锅为95℃的条件下，搅拌2.5h使其溶解，得到浓度为5％的聚乙烯醇溶液。

2)、量取浓度为5％的聚乙烯醇溶液50mL，并维持95℃温度，加入1.5mL丙二醇，充分搅拌。

3)、量取15mL用自来水配置浓度为8％的硼砂溶液，并放置在水浴锅中加热至95℃，然后将硼砂溶液沿着玻璃棒缓慢倒入到步骤2)的溶液中，边倒边搅拌使其充分混合，即得蓄冷剂。

4)、装入塑封袋封装好，降至室温，然后在-10℃以下冷冻12小时，取出测试。

作为对比，实施例1制备的蓄冷剂，并未添加甘油，其照片如图1a所示，用手指按压发现并未出现压痕(图1b所示)，代表该蓄冷剂较硬。

在室温下充分放冷后，用差示扫描量热仪测定其相变潜热为216.5J/g。

实施例2

1)、称量一定质量的聚乙烯醇和自来水，将其倒入三口烧瓶中，在水浴锅为90℃的条件下，搅拌3h使其溶解，得到浓度为5％的聚乙烯醇溶液。

2)、量取浓度为5％的聚乙烯醇溶液50mL，并维持95℃温度，加入2mL丙二醇，充分搅拌，然后加入2mL甘油，再次充分搅拌。

3)、量取15mL用自来水配置浓度为10％的硼砂溶液，并放置在水浴锅中加热至90℃，然后将硼砂溶液沿着玻璃棒缓慢倒入到步骤2)的溶液中，边倒边搅拌使其充分混合，即得蓄冷剂。

实施例2制备的蓄冷剂，在丙二醇的基础上添加了甘油，其柔软度得到显著改善，其照片如图2a和2b所示，用手指挤压或用勺按压经冷冻后的蓄冷剂均可以实现弯折，从而表明添加了甘油所制备的蓄冷剂，经冷冻后仍然保持一定的柔软度。

在室温下充分放冷后，用差示扫描量热仪测定，结果如图3所示，其相变潜热较大(243.6J/g)，起始熔化温度为-6.2℃，是一种性能较好的蓄冷剂材料。

实施例3

1)、称量一定质量的聚乙烯醇和自来水，将其倒入三口烧瓶中，在水浴锅为85℃的条件下，搅拌2.5h使其溶解，得到浓度为5％的聚乙烯醇溶液。

2)、量取浓度为5％的聚乙烯醇溶液50mL，并维持95℃温度，加入2.5mL丙二醇，充分搅拌，然后加入3mL甘油，再次充分搅拌。

3)、量取15mL用自来水配置浓度为12％的硼砂溶液，并放置在水浴锅中加热至85℃，然后将硼砂溶液沿着玻璃棒缓慢倒入到步骤2)的溶液中，边倒边搅拌使其充分混合，即得蓄冷剂。

实施例3制备的蓄冷剂，柔软度不及实施例2，但明显强于实施例1。从而表明，不同原料的添加量、不同制备工艺所制备的蓄冷剂，其柔软性能和相变潜热也存在差别。

在室温下充分放冷后，用差示扫描量热仪测定其相变潜热为156.2J/g。

实施例4

1)、称量一定质量的聚乙烯醇和自来水，将其倒入三口烧瓶中，在水浴锅为90℃的条件下，搅拌3h使其溶解，得到浓度为6％的聚乙烯醇溶液。

2)、量取浓度为6％的聚乙烯醇溶液50mL，并维持95℃温度，加入1.5mL丙二醇，充分搅拌，然后加入2mL甘油，再次充分搅拌。

3)、量取15mL用自来水配置浓度为12％的硼砂溶液，并放置在水浴锅中加热至90℃，然后将硼砂溶液沿着玻璃棒缓慢倒入到步骤2)的溶液中，边倒边搅拌使其充分混合，即得蓄冷剂。

实施例4制备的蓄冷剂，柔软度不及实施例2，但明显强于实施例1。从而表明，不同原料的添加量、不同制备工艺所制备的蓄冷剂，其柔软性能和相变潜热也存在差别。

在室温下充分放冷后，用差示扫描量热仪测定其相变潜热为202.5J/g。

实施例5

1)、称量一定质量的聚乙烯醇和自来水，将其倒入三口烧瓶中，在水浴锅为90℃的条件下，搅拌2.5h使其溶解，得到浓度为6％的聚乙烯醇溶液。

2)、量取浓度为6％的聚乙烯醇溶液50mL，并维持95℃温度，加入2mL丙二醇，充分搅拌，然后加入3mL甘油，再次充分搅拌。

3)、量取15mL用自来水配置浓度为8％的硼砂溶液，并放置在水浴锅中加热至90℃，然后将硼砂溶液沿着玻璃棒缓慢倒入到步骤2)的溶液中，边倒边搅拌使其充分混合，即得蓄冷剂。

实施例5制备的蓄冷剂，柔软度不及实施例2，但明显强于实施例1。从而表明，不同原料的添加量、不同制备工艺所制备的蓄冷剂，其柔软性能和相变潜热也存在差别。

在室温下充分放冷后，用差示扫描量热仪测定其相变潜热为179.7J/g。

实施例6

1)、称量一定质量的聚乙烯醇和自来水，将其倒入三口烧瓶中，在水浴锅为85℃的条件下，搅拌3h使其溶解，得到浓度为7％的聚乙烯醇溶液。

2)、量取浓度为7％的聚乙烯醇溶液50mL，并维持95℃温度，加入1.5mL丙二醇，充分搅拌，然后加入3mL甘油，再次充分搅拌。

3)、量取15mL用自来水配置浓度为10％的硼砂溶液，并放置在水浴锅中加热至85℃，然后将硼砂溶液沿着玻璃棒缓慢倒入到步骤2)的溶液中，边倒边搅拌使其充分混合，即得蓄冷剂。

实施例6制备的蓄冷剂，柔软度不及实施例2，但明显强于实施例1。从而表明，不同原料的添加量、不同制备工艺所制备的蓄冷剂，其柔软性能和相变潜热也存在差别。

在室温下充分放冷后，用差示扫描量热仪测定其相变潜热为186.5J/g。

实施例7

1)、称量一定质量的聚乙烯醇和自来水，将其倒入三口烧瓶中，在水浴锅为95℃的条件下，搅拌2.5h使其溶解，得到浓度为7％的聚乙烯醇溶液。

2)、量取浓度为7％的聚乙烯醇溶液50mL，并维持95℃温度，加入2mL丙二醇，充分搅拌，然后加入1mL甘油，再次充分搅拌。

实施例7制备的蓄冷剂，柔软度不及实施例2，但明显强于实施例1。从而表明，不同原料的添加量、不同制备工艺所制备的蓄冷剂，其柔软性能和相变潜热也存在差别。

在室温下充分放冷后，用差示扫描量热仪测定其相变潜热为215.3J/g。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种柔性高分子材料蓄冷剂，主要由聚乙烯醇制成，其特征在于，具体是由如下重量份的原料制成：

2.如权利要求1所述的柔性高分子材料蓄冷剂，其特征在于，原料的水采用自来水。

3.一种制备如权利要求1或2所述柔性高分子材料蓄冷剂的方法，其特征在于，步骤如下：

1)、加热条件下，配制聚乙烯醇溶液，搅拌使其溶解；

3)、配制硼砂溶液，并加热至步骤1)相同温度；

5)、转入包装袋中降至室温，然后冷冻。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1)-4)中维持温度为85-95℃。

5.如权利要求3或4所述方法制备的柔性高分子材料蓄冷剂，其特征在于，蓄冷剂经冷冻蓄冷后仍然保持一定的柔软度。

6.如权利要求1所述柔性高分子材料蓄冷剂在降温服中的应用。