CN108219753A - 一种自发热袋及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于蓄热技术领域，具体涉及一种自发热袋及其制备方法和应用。所述自发热袋是由相变储热溶液封装于带有金属片的热袋中制备而成，所述相变储热溶液的各组分按质量百分比计为：三水醋酸钠85.5％～88.5％，水8％～9％，降温稳定剂2～4％，蓄热介质1.4～1.5％；所述金属片中具有成核的微小晶种。本发明所述自发热袋结晶时的初始温度处于人体所能承受的温度范围内(≤53℃)，且具有较长的保温时间、重复循环稳定性高等优点，本发明自发热袋的制备工艺简单、生产周期短、成本低廉、无毒、无腐蚀、无污染，适合大规模生产。

Description

一种自发热袋及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于蓄热技术领域，具体涉及一种自发热袋及其制备方法和应用。
背景技术
相变材料能够在相变过程中吸收或者释放大量的热量，能达到相变储热的目的并对周围的温度进行有效控制。当释放热量时，大量相变热转移到环境中，能让体系在物理变化过程中的温度基本恒定在相变温度左右。
三水醋酸钠由于其相变温度(58℃左右)比较接近人体所能承受的温度范围内(≤53℃)，所以被应用在热敷物理治疗和保健等领域，自热袋是三水醋酸钠相变储热材料的应用之一，可在无热源条件下瞬间放热。但是这种三水醋酸钠结晶时初始温度过高而使人不能长时间直接接触，从而达不到理想的治疗效果；结晶时不能充分释放潜热，导致无法在较长时间内放热并维持恒定温度；此外，三水醋酸钠热循环稳定性降低，减少了重复使用次数。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种相变储热材料及其制备方法和应用。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种自发热袋，是由相变储热溶液封装于带有金属片的热袋中制备而成，所述相变储热溶液的各组分按质量百分比计为：三水醋酸钠85.5％～88.5％，水8％～9％，降温稳定剂2～4％，蓄热介质1.4～1.5％；所述金属片中具有成核的微小晶种。
上述方案中，所述降温稳定剂为丙三醇和丁二醇中的一种或两种的混合物。
上述方案中，所述蓄热介质为黄原胶、聚丙烯酸钠和羧甲基纤维素中的一种或几种的混合物。
上述自发热袋的制备方法，包括如下步骤：1)按质量分数计，称取三水醋酸钠、降温稳定剂、蓄热介质和水，高温水浴加热搅拌直至全部溶解，得到过饱和的相变储热溶液；2)趁热将步骤(1)所得相变储热溶液倒入热袋中，再放入金属片后进行封装，得到所述自发热袋。
上述方案中，步骤1)所述高温水浴加热的温度为75～80℃。
上述自发热袋在热敷物理治疗和保健领域的应用。
本发明所述自发热袋的工作原理为：在高温条件下，高浓度的过饱和相变储热溶液降到低温(室温)时不会结晶，仍是以液态的形式存在，热量以潜热的方式储存起来；当掰动金属片，在金属片中成核的微小晶种会从金属片缝隙中释放出来，过饱和相变储热溶液则会迅速结晶并持续的放出热量，维持较长时间的恒定温度；当需要再次使用自发热袋时，将自发热袋浸泡在热水中，相变储热溶液吸收热量后会重新变成过饱和溶液。
本发明的有益效果：本发明所述自发热袋结晶时的初始温度处于人体所能承受的温度范围内(≤53℃)，且具有较长的保温时间、重复循环稳定性高等优点，本发明自发热袋的制备工艺简单、生产周期短、成本低廉、无毒、无腐蚀、无污染，适合大规模生产。
附图说明
图1为本发明实施例3与对比例的降温曲线图。
图2为本发明实施例1、实施例4与对比例循环次数与衰减率对比图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种自发热袋，通过如下方法制备得到：
(1)按质量分数计，称取三水醋酸钠88.5％、水8％、降温稳定剂2％，蓄热介质1.5％，降温稳定剂为丁二醇，蓄热介质为黄原胶，装入烧杯中，在75～80℃水浴温度下搅拌直至全部溶解，得到过饱和相变储热溶液；
(2)趁热将步骤(1)所得相变储热溶液倒入热袋中，再放入金属片后进行封装，得到所述自发热袋。
本实施例制备所得自发热袋冷却至室温后，掰动金属片，自发热袋开始结晶放热，测得初始温度为53.1℃，保温时间为166min；再次使用自发热袋，循环次数为185次，衰减率为9.48％。
实施例2
一种自发热袋，通过如下方法制备得到：
(1)按质量分数计，称取三水醋酸钠87.6％、水8％、降温稳定剂3％，蓄热介质1.4％，降温稳定剂为丙三醇，蓄热介质为羧甲基纤维素，装入烧杯中，在75～80℃水浴温度下搅拌直至全部溶解，得到过饱和相变储热溶液；
(2)趁热将步骤(1)所得相变储热溶液倒入热袋中，再放入金属片后进行封装，得到所述自发热袋。
本实施例制备所得自发热袋冷却至室温后，掰动金属片，自发热袋开始结晶放热，测得初始温度为52.5℃，保温时间为179min；再次使用自发热袋，循环次数为209次，衰减率为9.66％。
实施例3
一种自发热袋，通过如下方法制备得到：
(1)按质量分数计，称取三水醋酸钠86.6％、水8％、降温稳定剂4％，蓄热介质1.4％，降温稳定剂为丙三醇，蓄热介质为黄原胶，装入烧杯中，在75～80℃水浴温度下搅拌直至全部溶解，得到过饱和相变储热溶液；
(2)趁热将步骤(1)所得相变储热溶液倒入热袋中，再放入金属片后进行封装，得到所述自发热袋。
本实施例制备所得自发热袋冷却至室温后，掰动金属片，自发热袋开始结晶放热，测得初始温度为52.7℃，保温时间为201min；再次使用自发热袋，循环次数为238次，衰减率为9.87％。
实施例4
一种自发热袋，通过如下方法制备得到：
(1)按质量分数计，称取三水醋酸钠86.5％、水8％、降温稳定剂4％，蓄热介质1.5％，降温稳定剂为丁二醇，蓄热介质为羧甲基纤维素，装入烧杯中，在75～80℃水浴温度下搅拌直至全部溶解，得到过饱和相变储热溶液；
(2)趁热将步骤(1)所得相变储热溶液倒入热袋中，再放入金属片后进行封装，得到所述自发热袋。
本实施例制备所得自发热袋冷却至室温后，掰动金属片，自发热袋开始结晶放热，测得初始温度为52.9℃，保温时间为203min；再次使用自发热袋，循环次数为245次，衰减率为9.92％。
实施例5
一种自发热袋，通过如下方法制备得到：
(1)按质量分数计，称取三水醋酸钠85.5％、水9％、降温稳定剂4％，蓄热介质1.5％，降温稳定剂为丁二醇，蓄热介质为聚丙烯酸钠，装入烧杯中，在75～80℃水浴温度下搅拌直至全部溶解，得到过饱和相变储热溶液；
(2)趁热将步骤(1)所得相变储热溶液倒入热袋中，再放入金属片后进行封装，得到所述自发热袋。
本实施例制备所得自发热袋冷却至室温后，掰动金属片，自发热袋开始结晶放热，测得初始温度为51.9℃，保温时间为153min；再次使用自发热袋，循环次数为169次，衰减率为9.31％。
实施例6
一种自发热袋，通过如下方法制备得到：
(1)按质量分数计，称取三水醋酸钠86.5％、水8％、降温稳定剂4％，蓄热介质1.5％，降温稳定剂为丁二醇，蓄热介质为聚丙烯酸钠，装入烧杯中，在75～80℃水浴温度下搅拌直至全部溶解，得到过饱和相变储热溶液；
(2)趁热将步骤(1)所得相变储热溶液倒入热袋中，再放入金属片后进行封装，得到所述自发热袋。
本实施例制备所得自发热袋冷却至室温后，掰动金属片，自发热袋开始结晶放热，测得初始温度为52.5℃，将其放在颈部进行热敷，保温时间为210min。
对比例
一种自发热袋，通过如下方法制备得到：
(1)按质量分数计，称取三水醋酸钠90％、水10％，装入烧杯中，在75～80℃水浴温度下搅拌直至全部溶解，得到过饱和相变储热溶液；
(2)趁热将步骤(1)所得相变储热溶液倒入热袋中，再放入金属片后进行封装，得到所述自发热袋。
本实施例制备所得自发热袋冷却至室温后，掰动金属片，自发热袋开始结晶放热，测得初始温度为55.3℃，保温时间为103min；再次使用自发热袋，循环次数为94次，衰减率为8.35％。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自发热袋，其特征在于，是由相变储热溶液封装于带有金属片的热袋中制备而成，所述相变储热溶液的各组分按质量百分比计为：三水醋酸钠85.5%~88.5%，水8%~9%，降温稳定剂2~4%，蓄热介质1.4~1.5%；所述金属片中具有成核的微小晶种。
2.根据权利要求1所述的自发热袋，其特征在于，所述降温稳定剂为丙三醇和丁二醇中的一种或两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的自发热袋，其特征在于，所述蓄热介质为黄原胶、聚丙烯酸钠和羧甲基纤维素中的一种或几种的混合物。
4.权利要求1~3任一所述自发热袋的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）按质量分数计，称取三水醋酸钠、降温稳定剂、蓄热介质和水，高温水浴加热搅拌直至全部溶解，得到过饱和的相变储热溶液；2）趁热将步骤1）所得相变储热溶液倒入热袋中，再放入金属片后进行封装，冷却到室温，得到所述自发热袋。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1）所述高温水浴加热的温度为75~80℃。
6.权利要求1~3任一所述自发热袋在热敷物理治疗和保健领域的应用。
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