CN105969316A - 一种用于热敷的相变储热复合材料 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
本发明提供一种含有十六醇的相变储热复合材料及其制备方法,该相变储热复合材料具有硬度小,可利用的相变潜热大,储热能力稳定等特点,可提供50℃以下的相变温度,能够用于制备热敷制剂,或者用于热敷疗法。
Description
技术领域
本发明涉及一种相变储热复合材料,特别涉及一种相变温度为35℃~50℃之间的相变储热复合材料。
背景技术
材料储存热能通常有两种方式:显热和潜热(即相变热)。显热储存是利用材料的比热容和材料的温度变化来进行的;潜热储存是利用物质在物态转变过程中伴随着能量吸收和释放而进行的,其中潜热储存通常比显热储存具有高得多的储能密度,因此利用材料的潜热进行储能储热具有更为广阔的前景。
如非专利文献《相变材料与相变储能技术》中所述,目前相变储能材料已经成为材料科学研究的热门,实验室中研制出的新材料层出不穷,但是实现产业化规模生产的却为数不多,这些新材料普遍存在着原料成本高、制备工艺复杂、使用不便、产品寿命短等缺陷。
专利CN200710012102.5提及使用十四醇为原料制备复合相变材料,但该专利发明人在追求提高导热系数时,并未解决材料舒适性的问题。
传统的热敷疗法是通过用热水袋、电热暖宝、寒痛乐直接敷治患处,以达到治疗的目的。但使用此类产品热敷时会因处理不当造成烫伤,特别是低温烫伤。由于热水袋、电热暖宝、寒痛乐的温度略高于烫伤温度,与人体皮肤接触时不会引起明显的灼痛,随着热敷时间加长,低温烫伤的风险会有所增加。低温烫伤易发人群为:儿童、昏迷病人、老年人,及有瘫疾、糖尿病、肾炎等血液循环障碍或痛觉不灵敏的病人,在某些情况下会导致病情恶化。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明人提供一种含有十六醇的相变储热复合材料,具体而言,本发明提供如下技术方案:
(1)一种相变储热复合材料,其中,该复合材料含有十六醇。
优选地,该复合材料的相变温度介于35~50℃的低温范围内。
更优选地,该复合材料含有无机质溶剂或者含有多元醇,或者同时含有无机质溶剂和多元醇,所述无机质溶剂优选为水,所述多元醇优选为甘油。
此外,该复合材料含有表面活性剂,优选吐温系列的表面活性剂,更优选为吐温-80、吐温-60、吐温-40和/或吐温-20,最优选吐温-80。
具体而言,该复合材料包含以下重量配比的组份:
十六醇: 6份;
表面活性剂: 0.5~1.5份;
无机质溶剂: 0.4~2.5份。
该复合材料还可包含以下重量配比的组份:
十六醇: 6份;
表面活性剂: 0.5~1.5份;
多元醇: 1.5~3重量份。
该复合材料又可包含以下重量配比的组份:
另一方面,本发明提供一种制备上述相变储热复合材料的方法,包括以下步骤:
称取十六醇、表面活性剂和无机质溶剂或多元醇或者二者的混合物,
将表面活性剂置于容器中,然后向其中加入无机质溶剂或多元醇或者二者的混合物,
加入十六醇,
使上述组分混合,制备成微乳状相变储热复合材料。
又一方面,本发明提供上述相变储热复合材料的用途,用于制备热敷制剂,或者用于热敷疗法,优选提供50℃以下的相变温度。
总体而言,本发明提供的相变储热复合材料及其制备方法具有如下有益效果:
(1)本发明提供的相变储热复合材料的相变温度在35~50℃的低温范围内,为人体感觉舒适最佳温度范围,并且可利用的相变热高达191J/g,占十六醇总相变热的95%,具有热敷材料等的应用前景;
(2)本发明提供的相变储热复合材料经多次循环使用后,其储热能力仍保持良好,可多次重复使用,具有实用价值;
(3)本发明提供的相变储热复合材料化学性质稳定,不易腐蚀存储容器;
(4)在本发明中以水或甘油稀释十六醇,制备为微乳状液体,便于使用,同时,原料方便易得,节约大量成本。
附图说明
图1示出十六醇的DSC测试结果图;
图2示出实施例1对应的DSC测试结果图;
图3示出实施例1对应的红外光谱图;
图4示出实施例2对应的DSC测试结果图;
图5示出实施例2对应的红外光谱图;
图6示出实施例3对应的DSC测试结果图;
图7示出实施例3对应的红外光谱图;
图8示出实施例4对应的DSC测试结果图;
图9示出实施例4对应的红外光谱图;
图10示出实施例5对应的DSC测试结果图;
图11示出实施例5对应的红外光谱图;
图12示出对比例3对应的DSC测试结果图;
图13示出对比例3对应的红外光谱图;
图14示出对比例5对应的DSC测试结果图;
图15示出对比例5对应的红外光谱图。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明,本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
根据本发明,提供一种相变储热复合材料,其含有十六醇。
本发明人经过大量筛选和反复试验,在众多原料中意外发现,在常温常压下为白色固体的十六醇适合作为相变储热材料。
十六醇在常温常压的条件下为液态,不溶于水、甘油,而溶于丙二醇、乙醇、苯、氯仿、乙醚等,其相对于水的密度为0.82,因此其有常温常压环境中使用具有质轻、安全可靠的优点;一方面,十六醇的相变点为50.57℃,相变热为202.1J/g;无过冷现象,能够稳定的实现相变储热作用;另一方面,其化学性质稳定,常温常压下不与其它物质发生化学反应,因此不易腐蚀存储容器;经差示扫描量热法(DSC)检测,如图1所示,其在多次降温-升温循环中储能能力没有出现明显的下降趋势,是一种理想的低温相变储热材料。
因此,本发明提供的含有十六醇的相变储热材料的相变温度可以介于35~50℃的低温范围内,为人体感觉舒适最佳温度范围,然而本发明人注意到以下两个问题:
一、十六醇的导热系数仅为0.1-0.2W/(m·K),因此导热性能较差;
二、纯十六醇凝固后质地坚硬,且其凝固所成的形状不易控制,因此在实际使用中受到诸多的限制,更无法制作空调服装。
针对上述问题,本发明人发现,如果在十六醇中引入无机质溶剂,则有可能提高十六醇的导热性能。优选地,选择水作为无机质溶剂,水的导热系数达0.5W/(m·K),因此是一种良好的导热介质。
另外,如果在十六醇体系中引入无机质溶剂如水,通过降低十六醇浓度,还能够使相变储热复合材料凝固后成为凝胶态,这种体系的优势为当利用十六醇的凝固点比水相高的特性,当十六醇凝固后而水相未凝固,使固态的十六醇碎片化,有效的降低了硬度,并且熔点略有降低。更加便于在实际生产、生活中的使用,其体系中的含水量可以达到5重量份而不明显降低相变储热材料的储热效果。
由于有机质十六醇与无机质溶剂例如水难以互溶,因此需要在体系中加入少量表面活性剂使十六醇与无机质溶剂可均匀分散,形成微乳状复合体系。
该微乳状复合体系是由水相、油相、表面活性剂所形成的胶体分散体系。微乳状液态物质为透明或半透明的自发形成的热力学稳定体系,包括胶束体系和反胶束体系。
其中,表面活性剂溶于非极性的有机溶剂或有机物质如十六醇中,其浓度超过临界胶束浓度(CMC),在有机溶剂内形成的胶束叫反胶束。
反胶束是表面活性剂分子在非极性溶剂中自发形成的纳米级的油包水胶体分散系,在该体系中,表面活性剂分子在界面上定向排列,碳氢链与有机相结合,极性端或荷电头部及抗衡离子则向内排列,形成极性核,由此形成亲油基向外,亲水基向内,在水中稳定分散,大小在胶体级别的粒子。本发明提供的相变储热复合材料即为反胶束体系。
根据本发明一种优选的实施方式,提供一种包含十六醇、无机质溶剂和表面活性剂的相变储热材料,具体而言,该相变储热材料包含以下重量配比的组份:
表面活性剂: 0.5~1.5份;
十六醇: 6份;
无机质溶剂: 0.4~2.5份。
其中,表面活性剂也是一种分散助溶剂,优选吐温系列的表面活性剂,更优选为吐温-80、吐温-60、吐温-40和/或吐温-20,最优选吐温-80。相对于每6重量份的十六醇,其用量优选为0.6~1.2份,更优选为0.8~1.0份。
无机质溶剂优选为水。由于水的价格远低于十六醇价格,因此,相对于每6重量份的十六醇,0.4~2.5重量份的水,能够保证相变热没有明显降低的情况下,用水稀释相变储热复合材料体系可以节约大量的成本。当水与十六醇的重量配比大于2.5/6时,其相变热开始下降,并出现相分离的现象;当水与十六醇的重量配比小于0.4/6时,制得的相变蓄储热复合材料在相变后的硬度大,不便于使用。
因此本发明优选相对于每6重量份的十六醇,水为0.4~2.5重量份,优选为0.5~2.0份,更优选为0.6~1.5份,最优选为0.8~1.2份。
根据本发明,还提供上述相变储热复合材料的制备方法以及由该方法制得的相变储热复合材料,该制备方法包括以下步骤:
1、称取十六醇、表面活性剂和水,优选在50-60℃下,按上述重量配比进行称量,
2、将表面活性剂置于容器中,然后向其中加入无机质溶剂,优选水,
3、加入十六醇,优选在搅拌的条件下加入,更优选分批加入或滴加,搅拌速度为300~1000rpm,
4、使上述组分混合,优选通过继续搅拌或超声波振荡方式使各组份均匀混合,更优选超声波振荡频率为100~800W,制备成微乳状相变储热复合材料。
根据本发明,在制备相变储热复合材料的过程中,需要向水与表面活性剂的混合物中加入十六醇,如果一次性加入,则会产生相分离现象并且在延长搅拌时间的情况下也不会制备得到均匀体系的相变储热复合材料;而当在搅拌或超声的条件下分批加入或滴加十六醇时,制得的相变储热复合材料的体系均匀,制备时间短。
本发明制备温度在50-60℃下即可完成。对于搅拌速度,当搅拌速度小于300rpm时,由于搅拌强度过小,因此复合材料中十六醇、水及吐温等不能充分接触,不易形成反胶束体系;当搅拌速度大于1000rpm时,可快速形成反胶束体系,但能源消耗的成本大于相变储热材料带来的效益,因此本发明优选搅拌的速度为300~1000rpm。
本发明提供的相变储热复合材料,在制备过程中所用的超声波振荡的温度为50-60℃;当超声波的功率小于100W时,制得的相变储热复合材料体系不均匀,随着超声波振荡的频率逐渐增大,相变储热复合材料的均匀度增加,但当超声波振荡的功率大于800W时,对相变储热复合材料的性能未有显著提升,并且由于超声波功率较大长时间使用将会对仪器造成损害。因此本发明优选的超声波振荡频率为100~800W,同样的,优选超声波的时间为10s,间隔20s,重复10次。
本发明提供的相变储热复合材料,尤其是通过上述方法制得的相变储热复合材料具有特定的谱学特征,例如其红外光谱特征峰为:3321cm-1,2955cm-1,2916cm-1,2848cm-1,1462cm-1,1063cm-1,1041cm-1,1026cm-1,1003cm-1,719cm-1。
本发明人还发现,上述相变储热材料中的无机质溶剂如水可以用多元醇例如甘油来替代,而且可以有效降低相分离的风险。
不受理论的束缚,其原因可能在于,多元醇具有二个或更多个羟基,例如甘油分子中具有三个羟基,因此其形成极性核时分子内及分子间的氢键作用更强,所形成的极性核也更为稳定;此外,多元醇与十六醇均为有机物质,因此形成的相变储热材料更为稳定。
因此,根据本发明一种优选的实施方式,上述相变储热复合材料中,替代0.4~2.5重量份的无机质溶剂如水,而使用多元醇,相对于每6重量份的十六醇,多元醇为1.5~3重量份,优选为1.8~2.5份,更优选为1.0~2.0份,最优选为1.2~1.5份。
所述多元醇可以是二元醇或三元醇,优选甘油,即丙三醇,其带有的三个醇羟基易与水等形成氢键;其导热性能良好,热导系数为0.29W/(m·K),并且化学性质稳定,常温下不易与其它物质发生化学反应,使用时安全可靠。经实验发现,以甘油替代水制备的相变储热材料,其在相变后同样质软,能够达到服装应用的水平。
根据本发明,当采用多元醇代替水时,仍可采用上述相变储热复合材料的制备方法,所制得的相变储热复合材料具有特定的谱学特征,其红外光谱特征峰为:3321cm-1,2955cm-1,2916cm-1,2848cm-1,1462cm-1,1062cm-1,1041cm-1,1026cm-1,1003cm-1,719cm-1。
由于无机质溶剂如水与多元醇如甘油可以混溶,用它们的混合物来稀释相变储热材料体系,既可有效降低材料的硬度,又可以使体系保持良好的稳定性。经试验研究发现随着体系中含水量的提高,样品的凝固点和热焓值会明显下降,而含甘油的样品的凝固点不随甘油量的提高而变化。
因此,根据本发明优选的实施方式,还提供一种相变储热复合材料,其包括以下重量配比的组分:
在本发明中,甘油与水的重量配比并无特别的限制。
本发明还发现,当使用上述混合物来制备相变储热复合材料时,凝固放热峰与熔化吸热峰有着一一对应的关系,仅通过单纯提高最低冷却温度使材料部分不凝固以增加柔软性,将会损失50%材料相变热焓值。但我们利用此特点将水与甘油混合后制备相变储热材料。该相变储热复合材料的红外光谱特征峰为:3310cm-1,2966cm-1,2957cm-1,2917cm-1,2849cm-1,1462cm-1,1063cm-1,1042cm-1,1027cm-1,1003cm-1,719cm-1。
其例如可由以下方法制备得到:
在50-60℃下,称取十六醇、表面活性剂和水,将称量好的表面活性剂置于容器中,向其中加入称量好的水和甘油,充分搅拌使表面活性剂溶解后,在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十六醇,继续搅拌或通过超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀,制备成微乳状相变储热复合材料。
本文中,所用术语“过冷”是指,液态物质在温度降低至凝固点而仍不发生凝固或结晶等相变的现象。
本文中,所用术语“油相”是指十六醇相。
本文中,所用术语“水相”是指,水相、甘油相或者是水与甘油混合相。
可见,本发明通过表面活性剂在搅拌或超声的作用下,将十六醇与水或甘油等按特定比例混合制成微乳体系,利用水和甘油的导热系数优于十六醇的特性,因此由于水或甘油的加入,本发明的微乳体系在体系相变热可以达到十六醇总相变热的95%以上的条件下,使得相变温度略有降低,存在一个至两个相变点;同时,体系的导热能力有所提高,增强了该相变储热材料在使用时的舒适度;此外,由于水或甘油的加入,使得该体系在相变后为质软的凝胶态,大大降低了十六醇相变后的硬度,弥补了十六醇在应用方面的缺憾,并且该体系相变性能稳定,实用性强。
医学专家证实此类相变材料可以应用于热敷疗法。热敷疗法在软组织损伤疾病的治疗中占有重要的位置。该疗法可提升患处的温度,使皮下血管扩张、改善局部血液循环、促进局部代谢的作用,可以消除慢性炎症、舒缓肌肉痉挛、松弛神经、改善筋腱柔软度,达到止痛、去肿的效果。热敷还可使药物通过局部吸收,达到直达病灶的目的,使治疗更直接、更有效。
因此,本发明还提供将上述相变储热材料用于制备热敷治疗制剂的用途,相变储热材料的相变温度可以50℃以下,在此温度下,即使相变材料长期与人体接触,也不会造成烫伤,使用上是安全的,不会对人体带来伤害。另外,相变材料的相变焓大,在相变温度上(50℃以下),所能释放出的相变潜热相当于同样重量70-80℃的热水所能释放出的热量。因此,相变材料在放热时间很长,可达数小时,完全能够避免上述风险。
本发明提供的相变储热复合材料及其制备方法具有以下优点:
第一,发明提供的相变储热复合材料的相变温度在35~50℃的低温范围内,为人体感觉舒适最佳温度范围,并且可利用的相变热高达191J/g,占十六醇总相变热的95%,具有制造热敷材料等的应用前景;
第二,本发明提供的相变储热复合材料经多次循环使用后,其储热能力仍保持良好,可多次重复使用,具有实用价值;
第三,本发明提供的相变储热复合材料化学性质稳定,不易腐蚀存储容器;
第四,在本发明中以水稀释十六醇,制备复合体系,易于使用,同时,原料方便易得,节约大量成本。
实施例
实施例以及对比例中所用药品及仪器的相关信息,列表如下:实施例以及对比例中DSC的测定使用的Thermal Analysis公司公司生产的Q100差示扫描量热仪,测试结果放热峰峰尖向上(exo up),吸热峰峰尖向下;实施例以及对比例的红外测定使用的是ThermoScientific公司生产的NICOLET 6700,ATR方法进行测定,分辨率为4cm-1,扫描次数32次。实施例以及对比例中使用的十六醇以及吐温-80均为国药集团生产,分析纯。实施例以及对比例中甘油为北京化工厂生产,分析纯。实施例以及对比例中水为蒸馏水。
实施例1
在50-60℃下,称取6.00g十六醇,1.00g吐温-80,及1.5g水,
将称量好的吐温-80置于烧杯中,向其中加入称量好的水,
在搅拌的条件下滴加称量好的十六醇,在搅拌的条件下分6次加入称量好的十六醇,每次加入1g,间隔搅拌30s,
使上述各组分充分混合均匀,制备成微乳状相变储热复合材料。
(1)对制得的相变储热复合材料进行DSC分析,程序为:
1)在80℃恒温;2)10℃/min降至0℃,结果如图2所示。由图2可明显看出,热焓值为177.4J/g,凝固点为:44.92℃,39.15℃。
(2)对制得的相变储热复合材料用红外光谱进行结构表征,结果如图3所示,3321cm-1,2955cm-1,2916cm-1,2848cm-1,1462cm-1,1063cm-1,1041cm-1,1026cm-1,1003cm-1,719cm-1。
实施例2
在50-60℃下,称取6.00g十六醇,1.00g吐温-80,及2.5g甘油,
将称量好的吐温-80置于烧杯中,向其中一次性加入称量好的甘油,
充分搅拌使吐温-80充分溶解后,在搅拌的条件下分6次加入称量好的十六醇,每次加入1g,间隔搅拌30s,
继续搅拌使上述各组分充分混合均匀,制备成微乳状相变储热复合材料。
(1)对制得相变储热复合材料进行DSC分析,程序为:
1)在80℃恒温;2)10℃/min降至0℃,结果如图4所示。由图4可明显看出,热焓值为173.6J/g,凝固点为:43.99℃,40.24℃。
(2)对制得的相变储热复合材料用红外光谱进行结构表征,结果如图5所示。红外光谱特征峰为:3321cm-1,2955cm-1,2916cm-1,2848cm-1,1462cm-1,1062cm-1,1041cm-1,1026cm-1,1003cm-1,719cm-1。
实施例3
在50-60℃下,称取6.00g十六醇,1.0g吐温-80,1g水及1.8g甘油,
将称量好的吐温-80置于烧杯中,向其中加入称量好的甘油及水,
充分搅拌使吐温-80充分溶解后,在搅拌的条件下分6次加入称量好的十六醇,每次加入1g,间隔搅拌30s,
继续搅拌使上述各组分充分混合均匀,制备成微乳状相变储热复合材料。
(1)对制得相变储热复合材料进行DSC分析,程序为:
1)在80℃恒温;2)10℃/min降至0℃,如图6所示。由图6可明显看出,热焓值为143.8J/g,凝固点为:44.79℃,34.52℃。
(2)对制得的相变储热复合材料用红外光谱进行结构表征,结果如图7所示,红外特征峰为:3310cm-1,2966cm-1,2957cm-1,2917cm-1,2849cm-1,1462cm-1,1063cm-1,1042cm-1,1027cm-1,1003cm-1,719cm-1。
实施例4
在50-60℃下,称取6.00g十六醇,1.00g吐温-80,及3.0g水,
将称量好的吐温-80置于烧杯中,向其中加入称量好的水,
在搅拌的条件下将称量好的十六醇,分6次加入,每次加入1g,间隔搅拌30s,
继续搅拌使上述各组分充分混合均匀,制备成微乳状相变储热复合材料。
(1)对制得相变储热复合材料进行DSC分析,程序为:
1)在80℃恒温;2)10℃/min降至0℃,结果如图8所示。由图8可明显看出,热焓值为168.7J/g,凝固点为:43.33℃,38.98℃。
(2)对制得的相变储热复合材料用红外光谱进行结构表征,结果如图9所示。3322cm-1,2955cm-1,2916cm-1,2848cm-1,1462cm-1,1062cm-1,1041cm-1,1026cm-1,1002cm-1,719cm-1。
实施例5
在50-60℃下,称取6.00g十六醇,1.50g吐温-80,及1.50g水,1.80g甘油,
将称量好的吐温-80置于烧杯中,向其中加入称量好的水,
在搅拌的条件下将称量好的十六醇,分6次加入,每次加入1g,间隔搅拌30s,
通过超声波振荡方式使各组份均匀混合,制备成微乳液,即相变储热复合材料。
(1)对制得相变储热复合材料进行DSC分析,程序为:
1)在80℃恒温;2)10℃/min降至0℃,由图10可明显看出,热焓值为141.6J/g,凝固点为:43.04℃,38.98℃。
(2)对制得的相变储热复合材料用红外光谱进行结构表征,结果如图11所示。3322cm-1,2955cm-1,2916cm-1,2848cm-1,1462cm-1,1062cm-1,1041cm-1,1026cm-1,1002cm-1,719cm-1。
对比例1
(1)对十六醇进行DSC分析,程序为:
1)在60℃恒温;2)10℃/min降至-5℃;3)在-5℃稳定5min;4)10℃/min升至60℃,结果如图1所示。由图1可明显看出,热焓值为202.1J/g,凝固点为:45.23℃,40.10℃。
对比例2
在50-60℃下,称取6.00g十六醇,1.00g吐温-80,及10g水,将称量好的吐温-80置于烧杯中,向其中加入称量好的水,在搅拌的条件下分6次加入称量好的十六醇,每次加入1g,间隔搅拌30s,继续搅拌,制备成相变储热复合材料,此法制成的相变储热复合材料有严重的分层现象,不具有实用价值。
对比例3
在50-60℃下,称取6.00g十六醇,1.00g吐温-80及1g水,将称量好的吐温-80置于烧杯中,向其中加入称量好的水,在搅拌的条件下分6次加入称量好的十六醇,每次加入1g,间隔搅拌30s,分6次加入继续搅拌使上述各组分充分混合均匀,制备成微乳状相变储热复合材料。该相变储热复合材料冷凝后硬度大,形成坚硬固体,不适于应用。
(1)对制得相变储热复合材料进行DSC分析,1)在80℃恒温;2)10℃/min降至0℃,结果如图12所示。由图12可明显看出热焓值为172.2J/g,凝固点为:46.28℃,32.16℃。
(2)对制得的相变储热复合材料用红外光谱进行结构表征,结果如图13所示。3304cm-1,2955cm-1,2916cm-1,2848cm-1,1462cm-1,1061cm-1,719cm-1。
本方法制备的相变储热复合材料虽然其热焓值较大,相变温度也在人体感觉舒适的最佳温度范围内,但其在冷凝后呈坚硬固体,在使用时会产生极大的不便。
对比例4
在50-60℃下,称取6.00g十六醇,1.00g吐温-80,及10g甘油,将称量好的吐温-80置于烧杯中,向其中加入称量好的甘油,充分搅拌使吐温-80充分溶解后,在搅拌的条件下分6次加入称量好的十六醇,每次加入1g,间隔搅拌30s,继续搅拌,制备成相变储热复合材料,此法制成的相变储热复合材料有严重的分层现象,不具有实用价值。
对比例5
在50-60℃下,称取6.00g十六醇,1.00g吐温-80,及1.00g甘油,将称量好的吐温-80置于烧杯中,向其中加入称量好的甘油,充分搅拌使吐温-80充分溶解后,在搅拌的条件下分6次加入称量好的十六醇,每次加入1g,间隔搅拌30s,继续搅拌使上述各组分充分混合均匀,制备成微乳状相变储热复合材料,该相变储热复合材料冷凝后硬度大,形成坚硬固体。
(1)对制得相变储热复合材料进行DSC分析,程序为:1)在80℃恒温;2)10℃/min降至0℃,结果如图14所示。由图14可明显看出热焓值为191.0J/g,凝固点为:45.10℃,39.26℃。
(2)对制得的相变储热复合材料用红外光谱进行结构表征,结果如图15所示。红外特征峰位:3319cm-1,2955cm-1,2916cm-1,2848cm-1,1462cm-1,1063cm-1,1041cm-1,1026cm-1,1003cm-1,719cm-1。
本方法制备的相变储热复合材料虽然其热焓值较大,相变温度也在人体感觉舒适的最佳温度范围内,但其在冷凝后呈坚硬固体,在使用时会产生极大的不便。
对比例6
在50-60℃下,称取6.00g十六醇,1.00g吐温-80,5g水及5g甘油,将称量好的吐温-80置于烧杯中,向其中加入称量好的甘油及水,充分搅拌使吐温-80充分溶解后,在搅拌的条件下分6次加入称量好的十六醇,每次加入1g,间隔搅拌30s,继续搅拌,制备成相变储热复合材料,此法制成的相变储热复合材料有严重的分层现象,不具有实用价值。
对比例7
在50-60℃下,称取6.00g十六醇,1.00g吐温-80,3g水及5g甘油,将称量好的吐温-80置于烧杯中,向其中加入称量好的甘油及水,充分搅拌使吐温-80充分溶解后,在搅拌的条件下分6次加入称量好的十六醇,每次加入1g,间隔搅拌30s,继续搅拌,此法制成的相变储热复合材料有严重的分层现象,不具有实用价值。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明,不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解,在不偏离本发明精神和范围的情况下,可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进,这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种相变储热复合材料,其特征在于,该复合材料含有十六醇。
2.根据权利要求1的相变储热复合材料,其特征在于,该复合材料的相变温度介于35~50℃范围内。
3.根据权利要求1或2的相变储热复合材料,其特征在于,该复合材料含有无机质溶剂或者含有多元醇,或者同时含有无机质溶剂和多元醇,所述无机质溶剂优选为水,所述多元醇优选为甘油。
4.根据权利要求1至3之一所述的相变储热复合材料,其特征在于,该复合材料含有表面活性剂,优选吐温系列的表面活性剂,更优选为吐温-80、吐温-60、吐温-40和/或吐温-20,最优选吐温-80。
5.根据权利要求1至4之一所述的相变储热复合材料,其特征在于,该复合材料包含以下重量配比的组份:
十六醇: 6份;
表面活性剂:0.5~1.5份,优选0.6~1.2份,更优选0.8~1.0份;
无机质溶剂:0.4~2.5份,优选0.5~2.0份,更优选0.6~1.0份,最优选0.8~1.2份;
优选地,该复合材料的红外光谱特征峰为:3321cm-1,2955cm-1,2916cm-1,2848cm-1,1462cm-1,1063cm-1,1041cm-1,1026cm-1,1003cm-1,719cm-1。
6.根据权利要求1至4之一所述的相变储热复合材料,其特征在于,该复合材料包含以下重量配比的组份:
十六醇: 6份;
表面活性剂:0.5~1.5份,优选0.6~1.2份,更优选0.8~1.0份;
多元醇:1.5~3重量份,优选1.8~2.5份,更优选1.0~2.0份,最优选1.2~1.5份;
优选地,该复合材料的红外光谱特征峰为:3321cm-1,2955cm-1,2916cm-1,2848cm-1,1462cm-1,1062cm-1,1041cm-1,1026cm-1,1003cm-1,719cm-1。
7.根据权利要求1至4之一所述的相变储热复合材料,其特征在于,该复合材料包含以下重量配比的组份:
优选地,该复合材料的红外光谱特征峰为:3310cm-1,2966cm-1,2957cm-1,2917cm-1,2849cm-1,1462cm-1,1063cm-1,1042cm-1,1027cm-1,1003cm-1,719cm-1。
8.一种制备根据权利要求1至7之一所述的相变储热复合材料的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
称取十六醇、表面活性剂和无机质溶剂或多元醇或者二者的混合物,优选在50-60℃下,按重量配比进行称量,
将表面活性剂置于容器中,然后向其中加入无机质溶剂或多元醇或者二者的混合物,
加入十六醇,优选在搅拌的条件下加入,更优选分批加入或滴加,搅拌速度为300~1000rpm,
使上述组分混合,优选通过继续搅拌或超声波振荡方式使各组份均匀混合,更优选超声波振荡频率为100~800W,制备成微乳状相变储热复合材料。
9.根据权利要求8所述方法制得的相变储热复合材料,其相变温度为35℃~50℃之间。
10.根据权利要求1-9之一所述的相变储热复合材料的用途,用于制备热敷制剂,或者用于热敷疗法,优选提供50℃以下的相变温度,更优选用于软组织损伤疾病的治疗,提升患处的温度,使皮下血管扩张、改善局部血液循环、促进局部代谢,消除慢性炎症、舒缓肌肉痉挛、松弛神经、改善筋腱柔软度,达到止痛、去肿的效果,还可使药物通过局部吸收,达到直达病灶的目的。
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