CN107324280A - 铝基水解制氢材料的抗湿抗氧化包衣及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了铝基水解制氢材料的抗湿抗氧化包衣及其加工方法。通过将由铝基制氢粉末压制成型的铝基制氢压片包裹于聚乙二醇包衣中，提高铝基制氢材料的抗湿抗氧化性；所述铝基制氢压片不受尺寸限制，所述聚乙二醇包衣的厚度范围为0.1mm～2cm。其中，所述聚乙二醇包衣通过熔融聚乙二醇涂覆成型或通过粉末聚乙二醇压制成型。本发明提供了一种铝基水解制氢材料的抗湿抗氧化包衣及其加工方法，可极大提高处理后的铝基制氢材料的抗湿抗氧化性能，且该抗湿抗氧化包衣的加工方法操作简单，包衣水溶性好，易于推广使用。

Description

铝基水解制氢材料的抗湿抗氧化包衣及其加工方法
技术领域
本发明涉及抗湿抗氧化包衣，特别是涉及一种铝基水解制氢材料的抗湿抗氧化包衣及其加工方法。
背景技术
氢能具有来源广泛、清洁环保、可储存和可再生等优点，被视为21世纪最具发展潜力的绿色能源。由于地球拥有丰富的水资源，所以利用水解反应来制取氢气是目前制备氢气的主要方式。其中，利用硼氢化钠水解和活泼金属水解制氢是两种具有应用前景的便携式水解制氢技术。
而现有技术中常用的金属基水解制氢材料多为粉末材料，在其使用过程中存在着以下缺陷：(1)产品的性能不稳定，当其暴露在空气中时，易与空气中的水气反应而失去活性，使产氢性能大大下降。且产品在存储和运输过程中，也必须采用真空包装或者氮气、惰性气体等气氛保护，操作复杂、成本昂贵，严重制约了实际应用。(2)产品为粉末材料，使用时容易洒落，不易于定量使用，制约了产品使用的便捷性。
专利CN 201410426701.1所述的一种抗氧化的水解制氢复合粉体及其制备方法通过形成半包裹或全包裹的核/壳型复合结构来增强水解制氢粉体的抗氧化能力。然而，当粉体储存在潮湿的空气环境中，特别是湿度较大时，空气中的水气容易在样品表面凝结，容易造成水解制氢粉体材料的变质，导致其性能下降。
专利CN 102275874A所述的一种制氢的铝合金/硼氢化钠体系中使用压片机压片的方法使粉末压结成块状使用，其缺点是在潮湿空气中容易与空气中的水分进行反应，不适宜长期存储。
包衣一般应用于固体形态制剂，根据包衣技术不同分为喷雾包衣、浸蘸包衣、干压包衣、静电包衣、层压包衣。其中以喷雾包衣使用最为广泛，其原理是将包衣原料溶于溶媒(一般为水或不同浓度的酒精)形成分散均匀的混合物包衣液，并喷成雾状液滴覆盖在物料(粉末、颗粒、片剂)表面，迅速干燥形成衣层。包衣的作用包括：(1)防潮、避光、隔绝空气以增加药物稳定性；(2)改善外观，便于识别；(3)控制药物扩散、释放速度等。
借鉴药物包衣的原理及技术，开发一种使水解制氢材料能在不同湿度的空气中稳定保存，并且不影响水解制氢材料制氢效果的抗湿抗氧化包衣及其加工方法，将具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供了一种铝基水解制氢材料的抗湿抗氧化包衣及其加工方法，可极大提高处理后的铝基制氢材料的抗湿抗氧化性，且该抗湿抗氧化包衣的加工方法操作简单，包衣水溶性好，易于推广使用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一：
铝基水解制氢材料的抗湿抗氧化包衣，包括由铝基制氢粉末压制成型的铝基制氢压片，该铝基制氢压片包裹于聚乙二醇包衣中；所述聚乙二醇包衣的厚度范围为0.1mm～2cm。
作为一种优选，技术方案之一中所述聚乙二醇包衣通过熔融聚乙二醇基包衣液涂覆成型或通过聚乙二醇基包衣粉末外包于铝基制氢压片压制成型。
作为一种优选，技术方案之一中所述铝基制氢粉体为铝铋体系金属制氢粉末或铝铋锡体系金属制氢粉末。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二：
铝基水解制氢材料抗湿抗氧化包衣的熔融涂覆法加工方法，包括以下步骤：
(1)使用压片机将铝基制氢粉末压制成块状的铝基制氢压片；
(2)使用熔融的聚乙二醇基包衣液涂覆于所述铝基制氢压片表面，并形成厚度在0.1mm～2cm之间的包衣层。
作为一种优选，技术方案之二中所述熔融的聚乙二醇基包衣液的使用温度为40℃～300℃。
作为一种优选，技术方案之二中所述熔融的聚乙二醇基包衣液包括聚乙二醇和添加剂，且聚乙二醇的质量分数在50％以上,聚乙二醇的型号为PEG-700～6000；所述添加剂包括淀粉、硬脂酸镁、丙二醇、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、氯化钠、氯化钾、石蜡、硬脂酸、滑石粉以及着色剂中的一种或多种。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之三：
铝基水解制氢材料抗湿抗氧化包衣的压制包衣法加工方法，包括以下步骤：
(1)使用压片机将铝基制氢粉末压制成块状的铝基制氢压片；
(2)将该块状铝基制氢材料与聚乙二醇基包衣粉一同放置于包衣模具中，并使块状铝基制氢压片均匀包裹于聚乙二醇基包衣粉中，使用压片机对所述模具内的聚乙二醇基包衣粉与铝基制氢压片进行二次或多次压片，形成厚度在0.1mm～2cm之间的包衣层，而后将压有包衣的铝基制氢压片脱模。
作为一种优选，技术方案之三中所述聚乙二醇基包衣粉包括聚乙二醇和添加剂，且聚乙二醇的质量分数在50％以上,聚乙二醇的型号为PEG-700～6000；所述添加剂包括淀粉、硬脂酸镁、丙二醇、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、氯化钠、氯化钾、石蜡、硬脂酸、滑石粉以及着色剂中的一种或多种。
作为一种优选，技术方案之三中所述步骤(2)中的压片过程在压力0.1MPa～10MPa条件下进行。
本发明的有益效果是：
1.本发明的铝基制氢材料的包衣，可极大提高处理后的铝基制氢材料的抗湿抗氧化性。解决了水解制氢领域中，铝基制氢材料面临的表面氧化问题，使水解制氢产品无需在真空包装条件下或者氮气、惰性气体保护下进行存储和运输，方便取用。
2.本发明采用的熔融涂覆法、压制包衣法的包衣加工方法无需使用与制氢材料不相容的溶媒(主要是水及酒精)，避免了制氢材料同溶媒的反应。
3.本发明包衣材料对环境无毒无害。本发明所采用的包衣材料聚乙二醇普遍应用于医学制剂，对人体无毒无害，在环境中可以降解。
4.本发明的包衣加工方法操作简单，包衣水溶性好，易于推广使用。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的铝基水解制氢材料的抗湿抗氧化包衣及加工方法不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明实施例一中包衣后的铝基制氢材料立体结构示意图；
图2是本发明实施例一中包衣后的铝基制氢材料剖面结构示意图；
图3是本发明实施例一中熔融涂覆法的包衣制作过程示意图；
图4是本发明实施例二中包衣后的铝基制氢材料立体结构示意图；
图5是本发明实施例二中包衣后的铝基制氢材料的剖面结构示意图；
图6是本发明实施例二中压制包衣法的包衣制作过程示意图；
图7是本发明所述包衣后的铝基水解制氢材料在水中的包衣溶解过程及制氢过程示意图；
图8是本发明所述包衣之前的Al-10Bi-10Sn(wt.％)商业铝基水解制氢粉体与包衣后的Al-10Bi-10Sn(wt.％)商业铝基水解制氢材料分别在25℃、70RH％的空气中放置不同时间后在30℃蒸馏水中的制氢曲线。
具体实施方式
实施例一：
参见图1至图3所示，本实施例中，该铝基水解制氢材料的包衣，包括由铝基制氢粉体压制成型的铝基制氢压片1；所述铝基制氢压片1包裹有聚乙二醇包衣2，该聚乙二醇包衣2的厚度范围为0.1mm～2cm。所述铝基制氢粉体为铝铋体系金属制氢粉末或铝铋锡体系金属制氢粉末。
本实施例中的铝基制氢材料的聚乙二醇包衣2通过熔融涂覆法实现。包括以下步骤：
制氢材料为Al-10Bi-10Sn(wt.％)商业铝基水解制氢粉体，将其置入φ20mm的标准压片模具，使用压片机在9MPa的压强下使压制模具中的制氢粉末压结成块体，保压时间为10秒，脱模，取出，即为包衣加工后的铝基水解制氢压片1。选用熔融型聚乙二醇包衣液21，该包衣液为95％PEG2000+3％羟丙基甲基纤维素+2％淀粉在70℃下的熔融悬浊液，用毛刷3蘸取熔融包衣液21，抹匀取出压片的上表面，冷却后形成均匀包衣层，用板铲铲下，翻面，对压片另一表面按相同方法涂抹包衣液，冷却后用刮刀修边，70℃加热台热抛光处理。
所述熔融的聚乙二醇包衣液包括聚乙二醇和添加剂，且聚乙二醇的质量分数在50％以上；所述聚乙二醇的型号为PEG-700～6000；所述添加剂包括淀粉、硬脂酸镁、丙二醇、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、氯化钠、氯化钾、石蜡、硬脂酸、滑石粉以及着色剂中的一种或多种。
实施例二：
参见图4至图6所示，该铝基水解制氢材料的包衣，包括由铝基制氢粉体压制成型的铝基制氢压片1；所述铝基制氢压片1包裹有聚乙二醇包衣2，该聚乙二醇包衣2的厚度范围为0.1mm～2cm。所述铝基制氢粉体为铝铋体系金属制氢粉末或铝铋锡体系金属制氢粉末。
本实施例中的铝基制氢材料的聚乙二醇包衣2通过压制包衣法实现。包括以下步骤：
制氢材料为Al-10Bi-10Sn(wt.％)商业铝基水解制氢粉体，将其置入φ20mm的标准压片模具，使用压片机在9MPa的压强下使压制模具中的制氢粉末压结成块体，保压时间为10秒，脱模，取出，即为铝基水解制氢压片1。在φ22mm压片模具6中倒入0.1g包衣粉22，包衣粉为90％PEG2000+5％硬脂酸镁+2％淀粉+3％氯化钠混合后的粉末，并使其在模腔底面铺匀，置入前述制得的压片，再倒入0.15g包衣粉末，并使其均匀覆盖住前述压片，将压片模具6的上压头61装入，上紧压片机的螺旋手柄，使上压头61压紧下压头62，启动压片机的油压机加压，使压力上升到0.5MPa，保压5S，打开泄压阀泄压，松开螺旋手柄，脱模取出。
所述聚乙二醇粉末包括聚乙二醇和添加剂，且聚乙二醇的质量分数在50％以上；所述聚乙二醇的型号为PEG-700～6000；所述添加剂包括淀粉、硬脂酸镁、丙二醇、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、氯化钠、氯化钾、石蜡、硬脂酸、滑石粉以及着色剂中的一种或多种。
以下结合附图7至图8对本发明的反应装置及抗湿抗氧化效果进行进一步说明。
参见附图7所示，本发明可使用的一种反应装置包括密封的罐体4，该罐体4的顶部设有出气口41。当铝基水解制氢粉体的包衣2在水7中溶解后，铝基水解制氢粉体与罐体中的液态水充分接触，并放出氢气气泡5。
参见附图8，其中，标号为圆形的曲线为包衣之前的Al-10Bi-10Sn(wt.％)商业铝基水解制氢粉体(未在空气中放置)同30℃蒸馏水的制氢曲线；标号为五角星的曲线为包衣之前的Al-10Bi-10Sn(wt.％)商业铝基水解制氢粉体在25℃、70RH％的空气条件下放置10天后，同30℃蒸馏水的制氢曲线；标号为方形的曲线为具有聚乙二醇包衣的Al-10Bi-10Sn(wt.％)商业铝基水解制氢材料在25℃、70RH％的空气条件下放置10天后，同30℃蒸馏水的制氢曲线；标号为倒三角的曲线为具有聚乙二醇包衣的Al-10Bi-10Sn(wt.％)商业铝基水解制氢材料在25℃、70RH％的空气条件下放置30天后，同30℃蒸馏水的制氢曲线。
由附图8中各制氢曲线可知，包衣状态下的Al-10Bi-10Sn(wt.％)商业铝基水解制氢材料在25℃、70RH％的空气中放置了10天之后，再将其放置在30℃的蒸馏水中，在t1时间(t1为包衣溶解时间，约为5～10分钟)后，快速生成氢气，其最终氢气转换率与未在空气中放置的Al-10Bi-10Sn(wt.％)商业铝基水解制氢粉体的最终氢气转换率基本持平。与标号为五角星的曲线(Al-10Bi-10Sn(wt.％)商业铝基水解制氢粉体在25℃、70RH％的空气条件下放置10天后，同30℃蒸馏水的制氢曲线)进行比较可知，该聚乙二醇包衣有效实现了抗湿抗氧化的作用。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的铝基水解制氢材料的抗湿抗氧化包衣及加工方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.铝基水解制氢材料的抗湿抗氧化包衣，其特征在于：包括由铝基制氢粉末压制成型的铝基制氢压片，该铝基制氢压片包裹于聚乙二醇包衣中；所述聚乙二醇包衣的厚度范围为0.1mm～2cm。
2.根据权利要求1所述的铝基水解制氢材料的抗湿抗氧化包衣，其特征在于：所述聚乙二醇包衣通过熔融聚乙二醇基包衣液涂覆成型或通过聚乙二醇基包衣粉末包裹于铝基制氢压片压制成型。
3.根据权利要求1所述的铝基水解制氢材料的抗湿抗氧化包衣，其特征在于：所述铝基制氢粉体为铝铋体系金属制氢粉末或铝铋锡体系金属制氢粉末。
4.铝基水解制氢材料抗湿抗氧化包衣的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)使用压片机将铝基制氢粉末压制成块状的铝基制氢压片；
(2)使用熔融的聚乙二醇基包衣液涂覆于所述铝基制氢压片表面，并形成厚度在0.1mm～2cm之间的包衣层。
5.根据权利要求4所述的铝基水解制氢材料抗湿抗氧化包衣的加工方法，其特征在于：所述熔融的聚乙二醇基包衣液的使用温度为40℃～300℃。
6.根据权利要求4所述的铝基水解制氢材料抗湿抗氧化包衣的加工方法，其特征在于：所述熔融的聚乙二醇基包衣液包括聚乙二醇和添加剂，且聚乙二醇的质量分数在50％以上,聚乙二醇的型号为PEG-700～6000；所述添加剂包括淀粉、硬脂酸镁、丙二醇、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、氯化钠、氯化钾、石蜡、硬脂酸、滑石粉以及着色剂中的一种或多种。
7.铝基水解制氢材料抗湿抗氧化包衣的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)使用压片机将铝基制氢粉末压制成块状的铝基制氢压片；
(2)将该块状铝基制氢材料与聚乙二醇基包衣粉一同放置于包衣模具中，并使块状铝基制氢压片均匀包裹于聚乙二醇基包衣粉中，使用压片机对所述模具内的聚乙二醇基包衣粉与铝基制氢压片进行二次压片，形成厚度在0.1mm～2cm之间的包衣层，而后将压有包衣的铝基制氢压片脱模。
8.根据权利要求7所述的铝基水解制氢材料抗湿抗氧化包衣的加工方法，其特征在于：所述聚乙二醇基包衣粉包括聚乙二醇和添加剂，且聚乙二醇的质量分数在50％以上,聚乙二醇的型号为PEG-700～6000；所述添加剂包括淀粉、硬脂酸镁、丙二醇、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、氯化钠、氯化钾、石蜡、硬脂酸、滑石粉以及着色剂中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的铝基水解制氢材料抗湿抗氧化包衣的加工方法，其特征在于：所述步骤(2)中的压片过程在压力0.1MPa～10MPa条件下进行。
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