CN109050827A - 一种具有定位功能的保温救生服 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的一种具有定位功能的保温救生服为整体式结构，依次包括隔水层、绝热层、保温层、内衬层，以及可设于救生服上任一处的GPS定位系统，隔水层为最外层，由发泡氯丁橡胶制成，绝热层由纳基隔热软毡制成，保温层为设有相变微胶囊的织物材料层，内衬层由塔夫绸制成，GPS定位系统包括电池和GPS芯片，衣胸前设有水密拉链，隔水层与绝热层间设置有可充放气的气囊，该具有定位功能的保温救生服可以提供热量并有效减少热量的向外传递，延长待援时间。
Description
技术领域
本发明涉及救助装备领域，尤其涉及一种具有定位功能的保温救生服。
背景技术
救生服是一种新型的救生用具，是一种能减少落水人员体热损失的保护服。当前所使用的保温方法主要是在救生服中附加保温袋或填充隔热层，缺乏主动保温特点，一般的主动保温主要利用化学能或电能发热，易受使用环境的影响，还存在一定安全隐患。
将相变材料以微胶囊形式引入救生服中，不仅具有保温性能，还对温度具有一定的调控性，但当前普遍存在稳定性较差、热导效果不理想等缺点，制约了相变微胶囊的应用。
发明内容
本发明旨在提供一种具有定位功能的保温救生服，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种具有定位功能的保温救生服，为整体式结构，依次包括隔水层、绝热层、保温层、内衬层，以及可设于救生服上任一处的GPS定位系统，所述隔水层为最外层，由发泡氯丁橡胶制成，绝热层由纳基隔热软毡制成，保温层为设有相变微胶囊的织物材料层，内衬层由塔夫绸制成，GPS定位系统包括电池和GPS芯片，衣胸前设有水密拉链，隔水层与绝热层间设置有可充放气的气囊，所述相变微胶囊由壁材和芯材组成，芯材为正二十烷，壁材为由改性碳纳米管、石墨烯氧化物和改性碳化钛纳米片复合得到的复合材料；
优选地，所述相变微胶囊粒径在0.5-60μm；
优选地，改性碳纳米管由多壁碳纳米管经混酸、强碱、过氧化氢处理修饰得到；
进一步优选地，多壁碳纳米管直径为8-15nm，长度为0.5-2μm；
优选地，石墨烯氧化物由石墨经强酸氧化得到；
优选地，改性碳化钛纳米片由钛碳化铝经氢氟酸处理后修饰改性制得；
进一步优选地，由异丙醇、乙二醇和三氯化铁的热反应进行修饰改性；
优选地，微胶囊由芯材、石墨烯氧化物、改性碳化钛纳米片、改性碳纳米管按质量比100：4：6：0.1在盐酸溶液中超声囊化制得，
进一步优选地，盐酸溶液浓度为0.01mol/L。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明涉及的一种具有定位功能的保温救生服，能有效减少热量向外传递，延长待援时间。发泡氯丁橡胶不仅具有良好的防水性能，还具有无数细小微孔，孔内的静止空气具有好的的隔热性能；保温层在较低温度时释放储存的潜热，为使用者提供热量，保证正常生命活动，塔夫绸层增强穿着舒适性，GPS定位系统可迅速定位救援地点。
以正二十烷为相变微胶囊芯材,改性碳纳米管-石墨烯氧化物-改性碳化钛纳米片复合材料为壁材，通过壁材的导热增强作用，利用“分子桥”结构将芯材包覆在球形外壳中，相互交联成一个有机的封闭整体，一方面高导热材料在胶囊内外间形成热传导通道，增强导热能力，一方面提高了胶囊的机械性能。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明面料组成结构示意图。
附图说明：1-救生服；2-水密拉链；3-GPS定位系统；4-内衬层；5-保温层；6-绝热层；7-气囊；8-隔水层。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
全球能源日益短缺，提高能源利用效率、实现热能的循环利用是缓解能源危机的一个重要途径，当前热能利用主要是利用化石燃料直接产生热能后用于生产和生活，该利用方式存在大量低温余热的浪费，寻求高效的低温热能存储方法，不仅可提高能源利用率，而且可实现节能减排的目的。储热技术利用物质内部能量转化，通过人为干预的方式对热能进行收集、储存、运输和释放，进而实现对热能供求关系合理调控，其中，相变储热具有储热密度高、成本低、储放热过程近似于恒温和储热放热可控的特点，是最具规模化应用前景的一种储热技术。
物质相变过程完成的时间与其等效半径的平方成正比，相变物质体积越小，其相变过程的换热效率就越高，完成的时间就越短，利用微纳米胶囊技术，将相变储热材料封装在微米级或者纳米级的胶囊内，有助于解决相变储热材料的流动、相分离及腐蚀性等问题，进一步提高其应用价值。
当前，微纳米胶囊相变储热材料的壁材主要选用合成有机高分子材料，包括脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚苯乙烯、聚氨酯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚脲、芳香族聚酰胺、环氧树脂等，这些材料普遍存在稳定性较差、相变材料囊化效率低以及壁材-芯材之间热导效果不理想等缺点，而且，相变材料发生固液相变时的体积膨胀也对壁材的机械稳定性和延展性提出更高的要求，制约了相转化材料微纳胶囊化的应用前景。
本发明的实施例涉及一种具有定位功能的保温救生服，为整体式结构，依次包括隔水层、绝热层、保温层、内衬层，以及可设于救生服上任一处的GPS定位系统，所述隔水层为最外层，由发泡氯丁橡胶制成，绝热层由纳基隔热软毡制成，保温层为设有相变微胶囊的织物材料层，内衬层由塔夫绸制成，GPS定位系统包括电池和GPS芯片，衣胸前设有水密拉链，隔水层与绝热层间设置有可充放气的气囊，所述相变微胶囊由壁材和芯材组成，芯材为正二十烷，壁材为由改性碳纳米管、石墨烯氧化物和改性碳化钛纳米片复合得到的复合材料；
优选地，所述相变微胶囊粒径在0.5-60μm；
优选地，改性碳纳米管由多壁碳纳米管经混酸、强碱、过氧化氢处理修饰得到；
进一步优选地，多壁碳纳米管直径为8-15nm，长度为0.5-2μm；
经官能团化修饰改性后的碳纳米管的溶液Zeta电位绝对值增大，具有优良的水溶性、分散性和稳定性，碳纳米管通过在壁材内部的富集，增强了壁材和芯材之间共轭π电子与烷烃碳氢键的相互作用，增强了微胶囊的完整性，增大了相转化材料的包覆率，为相转化材料提供成核位点，抑制过冷现象；
优选地，石墨烯氧化物由石墨经强酸氧化得到；
优选地，改性碳化钛纳米片由钛碳化铝经氢氟酸处理后修饰改性制得；
进一步优选地，由异丙醇、乙二醇和三氯化铁的热反应进行修饰改性；
改性处理得到的碳化钛纳米片表面具有丰富的氟基和羟基，经强酸氧化处理得到的石墨烯氧化物，其边缘处有大量的羧基，片层整体呈现类表面活性剂结构，中间为共轭的疏水区域，有利于非极性高级烷烃的包覆，边缘带负电亲水，有利于改性碳化钛纳米片在边缘处形成相互作用，实现微胶囊的包覆封装；
优选地，微胶囊由芯材、石墨烯氧化物、改性碳化钛纳米片、改性碳纳米管按质量比100：4：6：0.1在盐酸溶液中超声囊化制得；
进一步优选地，盐酸溶液浓度为0.01mol/L。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
本实施例中，一种具有定位功能的保温救生服，为整体式结构，依次包括隔水层、绝热层、保温层、内衬层，以及设于救生服上右胸前的GPS定位系统，所述隔水层为最外层，由发泡氯丁橡胶制成，绝热层由纳基隔热软毡制成，保温层为设有相变微胶囊的织物材料层，内衬层由塔夫绸制成，GPS定位系统包括电池和GPS芯片，衣胸前设有水密拉链，隔水层与绝热层间设置有可充放气的气囊，所述相变微胶囊由壁材和芯材组成，芯材为正二十烷，壁材为由改性碳纳米管、石墨烯氧化物和改性碳化钛纳米片复合得到的复合材料；
优选地，所述相变微胶囊粒径在0.5-60μm；
优选地，改性碳纳米管由多壁碳纳米管经混酸、强碱、过氧化氢处理修饰得到；
进一步优选地，多壁碳纳米管直径为8-15nm，长度为0.5-2μm；
优选地，石墨烯氧化物由石墨经强酸氧化得到；
优选地，改性碳化钛纳米片由钛碳化铝经氢氟酸处理后修饰改性制得；
进一步优选地，由异丙醇、乙二醇和三氯化铁的热反应进行修饰改性；
优选地，微胶囊由芯材、石墨烯氧化物、改性碳化钛纳米片、改性碳纳米管按质量比100：4：6：0.1在盐酸溶液中超声囊化制得；
进一步优选地，盐酸溶液浓度为0.01mol/L；
所述相变微胶囊的制备步骤如下：
A、碳纳米管改性
在碳纳米管中加入8倍碳纳米管质量的50wt％的硝酸溶液，水浴80℃恒温回流12h，抽滤，蒸馏水洗涤滤饼，洗去除残余硝酸后加入5倍质量的混酸溶液，超声处理4h，混酸溶液由浓HNO3与浓H2SO4按1:3的比例混合制备，超声处理完毕后再次抽滤，蒸馏水洗涤滤饼，洗去除残余混酸后加入4倍质量的40％的NaOH溶液，超声处理2h后抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤，加入3倍质量的20％的H2O2溶液处理2h，离心，沉淀用蒸馏水清洗至中性后干燥；
B、石墨烯氧化物
在0.3g石墨中加入H2SO430ml、H3PO44ml，冷却至室温后，分多次少量地缓慢加入1.6g高锰酸钾，将溶液加热至50℃，在磁力搅拌器上保温搅拌反应12h，得到墨绿色混合物，将得到的混合物边搅拌边缓慢地加入50ml冰水中，冷却至室温，得到紫色混合物，逐滴滴加过氧化氢溶液至高锰酸钾完全反应，得到黄色溶液，在室温下静置3d后离心、蒸馏水洗涤，得到黄褐色沉淀，重复5次离心和洗涤，得到氧化石墨，加入100ml水混匀，超声处理4h后静置过夜，离心，取上清液，60℃烘箱干燥；
C、改性碳化钛纳米片
Ti3AlC2粉体过400目筛，分多次少量地缓慢加入到两倍质量的质量百分比为50％的氢氟酸溶液中，经500rpm磁力搅拌2h后，5000rpm离心10min，沉淀用去离子水洗涤，重复离心和洗涤，至上清液pH呈中性，沉淀用蒸馏水浸泡24h后滤出，100℃干燥12h，取干燥沉淀400份，氯化铁4份，异丙醇200份，乙二醇1份，于磁力搅拌器上磁子搅拌4h后移入高压反应釜，在200-300℃条件下反应24h，滤出灰色沉淀物，用乙醇和蒸馏水分别洗涤三次，80℃烘箱干燥6h；
D、囊化方法
分别称取改性碳纳米管1mg、石墨烯氧化物40mg、改性碳化钛纳米片60mg，加入到10ml 0.01mol/L盐酸溶液中，在冰水浴，氮气保护氛围条件下进行超声处理，钛合金变幅杆探头直径6mm，变幅杆伸至液面下10mm，超声时间15min，超声频率20kHz，超声处理完成后，在得到的杂化物中加入1g正二十烷，升温至正二十烷完全融化，相同超声条件处理10min，冰水浴冷却后冷冻干燥。
实验测试：穿着者在水温为0～2℃的平静流通水中历时6h后，体温降低不超过2℃，水温为5℃的平静流通水中历时1h后，体温降低不超过1℃，整体式结构为穿着者四肢提供保护，使其在5℃的水中，浸泡1h后仍能拿起铅笔写字。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种具有定位功能的保温救生服，其特征在于，为整体式结构，依次包括隔水层、绝热层、保温层、内衬层，以及可设于救生服上任一处的GPS定位系统，隔水层为最外层，由发泡氯丁橡胶制成，绝热层由纳基隔热软毡制成，保温层为设有相变微胶囊的织物材料层，内衬层由塔夫绸制成，GPS定位系统包括电池和GPS芯片，衣胸前设有水密拉链，隔水层与绝热层间设置有可充放气的气囊，所述相变微胶囊由壁材和芯材组成，芯材为正二十烷，壁材为由改性碳纳米管、石墨烯氧化物和改性碳化钛纳米片复合得到的复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种具有定位功能的保温救生服，其特征在于，所述所述相变微胶囊粒径为0.5-60μm。
3.根据权利要求2所述的一种具有定位功能的保温救生服，其特征在于，所述改性碳纳米管由碳纳米管经混酸、强碱、过氧化氢处理修饰得到。
4.根据权利要求3所述的一种具有定位功能的保温救生服，其特征在于，所述碳纳米管为多壁碳纳米管，纳米管直径8-15nm，长度0.5-2μm。
5.根据权利要求1所述的一种具有定位功能的保温救生服，其特征在于，所述改性碳化钛纳米片由钛碳化铝经氢氟酸处理后与异丙醇、乙二醇和三氯化铁的热反应修饰改性制得。
6.根据权利要求1所述的一种具有定位功能的保温救生服，其特征在于，所述相变微胶囊由芯材、石墨烯氧化物、改性碳化钛纳米片、改性碳纳米管按质量比100：4：6：0.1在盐酸溶液中超声囊化制得。
7.根据权利要求6所述的一种具有定位功能的保温救生服，其特征在于，所述盐酸溶液浓度为0.01mol/L。
8.根据权利要求1所述的一种具有定位功能的保温救生服，其特征在于，所述相变微胶囊的制备步骤如下：
A、碳纳米管改性
在碳纳米管中加入8倍碳纳米管质量的50wt％的硝酸溶液，水浴80℃恒温回流12h，抽滤，蒸馏水洗涤滤饼，洗去除残余硝酸后加入5倍质量的混酸溶液，超声处理4h，混酸溶液由浓HNO3与浓H2SO4按1:3的比例混合制备，超声处理完毕后再次抽滤，蒸馏水洗涤滤饼，洗去除残余混酸后加入4倍质量的40％的NaOH溶液，超声处理2h后抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤，加入3倍质量的20％的H2O2溶液处理2h，离心，沉淀用蒸馏水清洗至中性后干燥；
B、石墨烯氧化物
在0.3g石墨中加入H2SO430ml、H3PO44ml，冷却至室温后，分多次少量地缓慢加入1.6g高锰酸钾，将溶液加热至50℃，在磁力搅拌器上保温搅拌反应12h，得到墨绿色混合物，将得到的混合物边搅拌边缓慢地加入50ml冰水中，冷却至室温，得到紫色混合物，逐滴滴加过氧化氢溶液至高锰酸钾完全反应，得到黄色溶液，在室温下静置3d后离心、蒸馏水洗涤，得到黄褐色沉淀，重复5次离心和洗涤，得到氧化石墨，加入100ml水混匀，超声处理4h后静置过夜，离心，取上清液，60℃烘箱干燥；
C、改性碳化钛纳米片
Ti3AlC2粉体过400目筛，分多次少量地缓慢加入到两倍质量的质量百分比为50％的氢氟酸溶液中，经500rpm磁力搅拌2h后，5000rpm离心10min，沉淀用去离子水洗涤，重复离心和洗涤，至上清液pH呈中性，沉淀用蒸馏水浸泡24h后滤出，100℃干燥12h，取干燥沉淀400份，氯化铁4份，异丙醇200份，乙二醇1份，于磁力搅拌器上磁子搅拌4h后移入高压反应釜，在200-300℃条件下反应24h，滤出灰色沉淀物，用乙醇和蒸馏水分别洗涤三次，80℃烘箱干燥6h；
D、囊化方法
分别称取改性碳纳米管1mg、石墨烯氧化物40mg、改性碳化钛纳米片60mg，加入到10ml0.01mol/L盐酸溶液中，在冰水浴，氮气保护氛围条件下进行超声处理，钛合金变幅杆探头直径6mm，变幅杆伸至液面下10mm，超声时间15min，超声频率20kHz，超声处理完成后，在得到的杂化物中加入1g正二十烷，升温至正二十烷完全融化，相同超声条件处理10min，冰水浴冷却后冷冻干燥。
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