CN112048909A - 一种恒温棉及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及相变储热材料领域，特别是涉及一种恒温棉，包括以下重量份的各组分：相变粉体10～40份，改性材料20～60份，棉50～80份。恒温棉含有适量的改性相变粉体，因而具备了优异的吸热和储热性能，相变焓达到20～40J/g，质量损失率不超过2％，当石蜡份数不超过35份，恒温棉的均匀性、耐久性较好。把人体产生的热量迅速转移到恒温棉内，使得恒温棉保持恒温，可以很好地解决现有床上用品的技术不足。
Description
技术领域
本发明涉及相变储热材料领域，特别是涉及一种恒温棉及其制备方法。
背景技术
储热技术是我国重要的储能技术之一，是一种从技术和经济上都可以实现规模化的储能技术。目前相变储热材料主要有有机类、熔融盐类、合金类及复合类等。相变材料在诸多领域具有潜在价值，大幅度提高能源的利用率。
由于针对相变储能材料的适用在不同的温度需求，生活中很多用品都需要恒温，例如：水杯、床上用品等。而一般固液相变材料在相变储能过程中，易发生腐蚀泄露，造成环境污染和生产资料的损耗。
本发明为了使枕头、床垫等达到恒温效果，使人睡在上面，感受到适宜的温度，并且使得相变材料不会泄露，提出一种恒温棉及其制备工艺。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种恒温棉，以解决现有技术不足。
本发明的另一目的在于提供上述恒温棉的制备工艺。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
恒温棉,包括以下重量份的各组份：
相变粉体10～40份，改性材料20～60份，棉50～80份。
优选地，所述相变粉体选自硬脂酸、聚乙二醇、石蜡中的任意一种。
优选地，所述改性材料选自硅胶、LDPE中的任意一种。
优选地，还包括交联剂5～30份。
优选地，所述交联剂选自DCP。
上述的恒温棉的制备工艺，包括以下步骤，按照配方称取各组分：
第一步，为提高改性材料的封装性能，需要对改性材料进行交联，增大其空间结构，步骤为：首先将交联剂DCP溶于无水乙醇，然后均匀泼洒在改性材料表面，搅拌均匀，待乙醇挥发完全，经双螺杆挤出机挤出以便发生交联；
第二步，将交联好的改性材料与相变材料按一定的比例进行熔融共混制备定形相变材料。由于相变材料是固体粉末，不易分散均匀，故将相变材料倒入交联好的改性材料中搅拌混合均匀。
将上述制备好的定形相变材料熔融，趁热涂覆在棉的表面。
上述的相变材料应用在床垫、枕头上。
与现有技术相比，本发明的恒温棉具有以下有益效果：
(1)本发明的恒温棉，含有相变粉体，相变粉体具有吸热储能功能，床垫、枕头就可以吸收热量，把人体的发热产生的热量迅速转移到恒温棉内，使得床垫恒温，解决了以往材料泄露、床垫加热的安全隐患的问题，并且能量转换环保、绿色。
(2)恒温棉,选择包括以下重量份的各组份：
相变粉体10～40份，改性材料20～60份，棉50～80份；如此可以使相变焓范围20～40j/g，制造而成的恒温棉质量损失率不超过2％。
(3)相变粉体优选采用石蜡，石蜡份数不超过35份；如此可使恒温棉的均匀性、耐久性较好,满足了床垫、枕头对储热、放热性能的需求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，这是本发明的较佳实施例。
实施例1
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸10份，硅胶25份，DCP8份，棉55份。
实施例2
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇35份，LDPE40份，DCP10份，棉70份。
实施例3
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡35份，LDPE35份，DCP25份，棉60份。
实施例4
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸25份，硅胶40份，DCP15份，棉55份。
实施例5
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇25份，LDPE45份，DCP25份，棉60份。
实施例6
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡22份，LDPE35份，DCP10份，棉75份。
实施例7
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸20份，硅胶55份，DCP13份，棉50份。
实施例8
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇10份，LDPE35份，DCP30份，棉80份。
实施例9
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡17份，LDPE60份，DCP20份，58份。
实施例10
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸30份，硅胶20份，DCP7份，棉60份。
实施例11
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇30份，LDPE50份，DCP20份，棉65份。
实施例12
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡40份，LDPE40份，DCP15份，棉65份。
实施例13
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸28份，硅胶33份，DCP9份，棉70份。
实施例14
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇20份，LDPE41份，DCP30份，棉60份。
实施例15
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡30份，LDPE44份，DCP22份，棉75份。
实施例16
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸35份，硅胶45份，DCP26份，棉80份。
实施例17
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇32份，LDPE35份，DCP6份，棉50份。
实施例18
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡15份，LDPE20份，DCP25份，棉80份。
实施例19
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸40份，硅胶56份，DCP20份，棉75份。
实施例20
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇30份，LDPE20份，DCP15份，棉70份。
实施例21
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡15份，LDPE40份，DCP25份，棉80份。
实施例22
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸12份，硅胶55份，DCP20份，棉60份。
实施例23
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇20份，LDPE30份，DCP10份，棉75份。
实施例24
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡30份，LDPE50份，DCP20份，棉55份。
实施例25
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸10份，硅胶30份，DCP8份，棉55份。
实施例26
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇20份，LDPE40份，DCP10份，棉70份。
实施例27
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡35份，LDPE35份，DCP25份，棉70份。
实施例28
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸13份，硅胶55份，DCP15份，棉55份。
实施例29
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇25份，LDPE35份，DCP25份，棉60份。
实施例30
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡22份，LDPE35份，DCP10份，棉80份。
实施例31
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸20份，硅胶30份，DCP13份，棉50份。
实施例32
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇25份，LDPE35份，DCP30份，棉80份。
实施例33
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡17份，LDPE60份，DCP16份，58份。
实施例34
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸30份，硅胶32份，DCP7份，棉60份。
实施例35
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇40份，LDPE50份，DCP20份，棉65份。
实施例36
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡40份，LDPE25份，DCP15份，棉65份。
实施例37
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸28份，硅胶33份，DCP5份，棉70份。
实施例38
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇32份，LDPE41份，DCP30份，棉60份。
实施例39
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡30份，LDPE50份，DCP22份，棉75份。
实施例40
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸35份，硅胶45份，DCP26份，棉50份。
实施例41
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇15份，LDPE35份，DCP6份，棉50份。
实施例42
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡15份，LDPE30份，DCP25份，棉80份。
实施例43
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸40份，硅胶56份，DCP5份，棉75份。
实施例44
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇15份，LDPE20份，DCP15份，棉70份。
实施例45
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡15份，LDPE40份，DCP25份，棉80份。
实施例46
恒温棉，包括以下重量份的各组分：硬脂酸12份，硅胶55份，DCP20份，棉70份。
实施例47
恒温棉，包括以下重量份的各组分：聚乙二醇20份，LDPE56份，DCP10份，棉75份。
实施例48
恒温棉，包括以下重量份的各组分：石蜡10份，LDPE50份，DCP20份，棉55份。
实施例49
实施例1-4所述的恒温棉的制造工艺，包括以下步骤：
步骤一：首先将交联剂DCP溶于无水乙醇，然后均匀泼洒在改性材料表面，搅拌均匀；待乙醇挥发完全，经双螺杆挤出机挤出以便发生交联；
步骤二：交联后的改性材料与相变粉体按一定的比例进行熔融共混制备定形相变材料；
步骤三：将上述制备好的定形相变材料熔融，涂覆在棉的表面，获得所述的恒温棉。
实施例1～48所述的恒温棉，可用于床垫、枕头。
实施例1～48应用于恒温棉进行性能表征，各项指标测试结果如
表1所示，在相同环境温度下测试性能如下：
表1
根据表1，恒温棉中，相变粉体硬脂酸、聚乙二醇以及石蜡均随其份数增加，相变焓增加，但相变粉体硬脂酸、聚乙二醇均低于石蜡的焓，石蜡最高加入量35份，超过35份，其相变焓低于理论值，这由于石蜡析出造成的。相变粉体硬脂酸、聚乙二醇以及石蜡均随其份数增加，质量损失率增加，是由于随石蜡加入量的增加，未被改性材料封装裸露在外的相变粉体越来越多，质量损失率也随之增加。
针对相变粉体石蜡，继续研究其均匀性，选取实施例3、6、9以及12：
表2
由表2所示，实例3、5、9、12每个实施例取3个不同的测试点测试其相变焓，可以看出，当石蜡加入量控制在35份以下时，混合物的均匀性很好，同一试样不同点的相变焓基本保持一致，随着石蜡加入量的增加，各点的相变焓相差变大，说明混合物相变焓的误差越来越大，说明石蜡在LDPE基体中的分散不甚理想，导致体系的均匀性降低。
同样研究恒温棉的耐久性，取实施例3、6、9以及12分别测20个循环周期的相变焓变化：
| 实施例3 | 实施例6 | 实施例9 | 实施例12 | |
| 第一周期(J/g) | 40.3 | 29.3 | 34.1 | 35.3 |
| 第二周期(J/g) | 40.1 | 29.2 | 34.1 | 35.1 |
| 第三周期(J/g) | 39.8 | 29.2 | 34.0 | 34.8 |
| 第四周期(J/g) | 38.9 | 29.2 | 34.0 | 34.2 |
| 第五周期(J/g) | 38.7 | 29.1 | 34.0 | 34.0 |
| ... | ... | ... | ... | ... |
| 第二十周期(J/g) | 38.5 | 29.2 | 34.1 | 33.9 |
表3
根据表3，实施例6、9经20个冷热循环后，相变焓几乎不变，说明石蜡含量少时LDPE包覆石蜡稳定性好。当石蜡达到35份时，如实施例3、12，恒温棉相变焓明显随着周期增加而降低，这与上述均匀性相吻合。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种恒温棉，其特征在于：包括以下重量份的各组分，
相变粉体10～40份，改性材料20～60份，棉50～80份。
2.根据权利要求1所述的一种恒温棉，其特征在于：所述相变粉体选自硬脂酸、聚乙二醇、石蜡中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种恒温棉，其特征在于：所述改性材料选自硅胶、LDPE中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种恒温棉，其特征在于：所述改性材料需要交联，交联剂为DCP。
5.根据权利要求2所述的一种恒温棉，其特征在于：相变粉体采用石蜡，石蜡份数不超过35份。
6.一种恒温棉的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：首先将交联剂DCP溶于无水乙醇，然后均匀泼洒在改性材料表面，搅拌均匀；待乙醇挥发完全，经双螺杆挤出机挤出以便发生交联；
步骤二：交联后的改性材料与相变粉体按一定的比例进行熔融共混制备定形相变材料；
步骤三：将上述制备好的定形相变材料熔融，涂覆在棉的表面。
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