CN112500839A - 一种自发热的快递保温材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发热材料制备领域，具体关于一种自发热的快递保温材料的制备方法；本发明目的是为了得到一种发热时间长，热量释放速度缓慢，发热温度低的自发热材料；为了达到这个目的，本发明使用钝化铁粉和用醋酸钠替代了现有技术中的氯化钠，起到减缓铁粉氧化的作用，本发明的自发热材料具有热量释放缓慢，发热时间长的优点，在低温环境中能保持在2‑7℃，发热时间在120h以上，应用在快递保温方面，在严酷的低温环境下能够在投送周期中持续保持发热，保证商品的安全无虞。
Description
技术领域
本发明涉及发热材料制备领域，尤其是一种自发热的快递保温材料的制备方法。
背景技术
随着生活水平的不断提高，快递已经融入了现代人的生活当中，从最普遍的衣物，纺织品等，像生鲜、化妆品、水果甚至是活体动植物都成为了可以快递的内容；但是随着冬季的到来，这些东西的快递运输受到了严寒的打击，特别是在我国北方地区，很多新闻都有报道由于严寒的天气，出现化妆品或饮料等冰冻膨胀导致包装瓶冻裂，快递买的水果被冻成冰疙瘩，活体动植物被冻死的新闻。则中情况不论是对消费者还是商家都是很大的损失。
如果能将自发热材料用于快递的保温，将会解决该问题，目前市面上有许多能够自发热的材料，例如CN101838523B公开了 一种自发热材料的组成，由按下列重量克数组成：还原铁粉40-60g、硅藻土7.5-12g、活性炭4.0-5.5g、醋酸钠2.8-4.0g、水18-26g。该发明的优点是：该配方组成的自发热材料发热温度高，可达60摄氏度以上，发热持续时间长，发热启动时间短，易包装，使用方便。
CN101280177A公开了 一种新型自发热材料的制作方法为：(1)将铸铁铁屑筛选剔除杂物；(2)在球磨机中加工成100目～200目的铁粉；(3)热粉的配比为(重量比)：铸铁粉60％，NaCl10～15％，活性碳12～15％，蛭石粉10～15％，自来水5～10％。(4)用一般混合设备，混合时间不应多于3分钟，制成自热粉。该发明具有成本低、使用方便等特点。
CN105860940A涉及一种盛有自发热材料容器的制备方法，将高分子材料和蒸馏水按照一定质量比加入到反应釜中，加热至80～100℃，搅拌至完全溶解，冷却至凝胶，得到产品A；将产品A加入到容器中，平整后加入电解质、发泡剂和铁粉，再次加入产品A，平整后加入金属粉，密封后得到盛有自发热材料的容器。将铁粉、电解质和发泡剂与金属粉隔离放置，可以防止铁粉、电解质、发泡剂和金属粉沉积在底部；将铁粉、电解质和发泡剂与金属粉通过产品A隔离放置，减少铁粉或金属粉的损失；加入发泡剂，当容器内材料达到一定温度，发泡剂产生气泡，气泡增加了铁粉、金属粉和电解液的接触面积，达到快速发热的目的。
以上专利以及现有技术制备的自发热材料发热性能都很优异，最高温度能够达到60℃以上，有些甚至能够达到90℃，发热时间也有10-25小时。但是以上材料并不适用于快递在运送过程中的保温需求，一方面60-90℃的高温会导致运送的水果、化妆品和饮料变质，另一方面快递运输一般在3-5天，现有技术的自发热材料发热时间过短，达不到保证运输的目的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种自发热的快递保温材料的制备方法。
一种自发热的快递保温材料的制备方法，其具体方案如下：
步骤一、铁粉的钝化，按照质量份数，将100-120份的铁粉与0.2-5.5份的陶瓷粉末在氮气保护下，采用300-1000r/min的转速混合10-30min，然后加入5-10倍的稀释剂，搅拌混合均匀后加入0.5-1.8份的钝化剂，搅拌钝化处理20-60min，完成后过滤，干燥后得到钝化铁粉；
步骤二、自发热材料的制备，按照质量份数，将100-120份的钝化铁粉，45-52份的硅藻土，6-10份的活性炭，5-9份的醋酸钠和40-50份的纯水加入到研磨机中，研磨30-60min，即可得到所述的自发热材料；
步骤三、包装，将自发热材料包装在无纺布包中，然后在真空下进行塑封包装，即可完成自发热材料的包装。
所述的钝化剂为一种金属表面钝化剂，其制备方法为：
按照质量份数，将1.3-2.2份的环己胺和2.4-3.8份的磷酸氢二钠加入到10-20份的酸性硅溶胶中，控温35-45℃，搅拌反应10-30min，然后加入0.5-1.0份的氨丙基三甲氧基硅烷和0.1-0.6份的柠檬酸，在常温下搅拌混合60-120min，即可得到所述的钝化剂。
所述的酸性硅溶胶pH值为2-4，固含量为20%-30%。
所述的铁粉为还原铁粉或铸铁铁粉。
所述的稀释剂为乙醇或甲醇或丙酮。
所述的钝化铁粉干燥采用氮气吹干或真空干燥。
所述的自发热材料的研磨是在氮气保护下研磨。
所述的自发热材料的应用方法是将塑封包装拆除后与快递物品一起放入泡沫保温盒中，然后密封保温盒即可；按照保温盒的体积放入50-100g/L的自发热材料。
自发热材料的发热原理是利用铁粉在无机盐水中被氧气氧化产热，氯化钠会明显加速这一过程，本发明目的是为了得到一种发热时间长，热量释放速度缓慢，发热温度低的自发热材料；为了达到这个目的，本发明将铁粉中混入少量的陶瓷粉，然后在稀释剂中用钝化剂对铁粉表面进行钝化，达到减缓氧化反应的目的；另一方面本发明用醋酸钠替代了现有技术中的氯化钠，也能够起到一定的减缓铁粉氧化的作用，本发明的自发热材料具有热量释放缓慢，发热时间长的优点，在低温环境中能保持在2-7℃，发热时间在120h以上，应用在快递保温方面，在严酷的低温环境下能够在投送周期中持续保持发热，保证商品的安全无虞。
附图说明
图1，实施例1,2和3的自发热材料在保温盒中的温度变化曲线；
图2，对比例1,2和3的自发热材料在保温盒中的温度变化曲线；
图中1：实施例1，2：实施例2，3：实施例3，4：对比例1，5：对比例2，6：对比例3。
具体实施方式
下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：
实施例1
一种自发热的快递保温材料的制备方法，其具体方案如下：
步骤一、铁粉的钝化，将100g铁粉与0.2g陶瓷粉末在氮气保护下，采用300r/min的转速混合10min，然后加入5倍的稀释剂，搅拌混合均匀后加入0.5g钝化剂，搅拌钝化处理20min，完成后过滤，干燥后得到钝化铁粉；
步骤二、自发热材料的制备，将100g钝化铁粉，45g硅藻土，6g活性炭，5g醋酸钠和40g纯水加入到研磨机中，研磨30min，即可得到所述的自发热材料；
步骤三、包装，将自发热材料包装在无纺布包中，然后在真空下进行塑封包装，即可完成自发热材料的包装。
所述的钝化剂为一种金属表面钝化剂，其制备方法为：
将1.3g环己胺和2.4g磷酸氢二钠加入到10g酸性硅溶胶中，控温35℃，搅拌反应10min，然后加入0.5g氨丙基三甲氧基硅烷和0.1g柠檬酸，在常温下搅拌混合60min，即可得到所述的钝化剂。
所述的酸性硅溶胶pH值为2，固含量为20%。
所述的铁粉为还原铁粉。
所述的稀释剂为乙醇。
所述的钝化铁粉干燥采用氮气吹干。
所述的自发热材料的研磨是在氮气保护下研磨。
实施例2
一种自发热的快递保温材料的制备方法，其具体方案如下：
步骤一、铁粉的钝化，将110g铁粉与2.5g陶瓷粉末在氮气保护下，采用800r/min的转速混合20min，然后加入8倍的稀释剂，搅拌混合均匀后加入1.2g钝化剂，搅拌钝化处理40min，完成后过滤，干燥后得到钝化铁粉；
步骤二、自发热材料的制备，将110g钝化铁粉，48g硅藻土，8g活性炭，7.2g醋酸钠和45g纯水加入到研磨机中，研磨40min，即可得到所述的自发热材料；
步骤三、包装，将自发热材料包装在无纺布包中，然后在真空下进行塑封包装，即可完成自发热材料的包装。
所述的钝化剂为一种金属表面钝化剂，其制备方法为：
将1.7g环己胺和3.2g磷酸氢二钠加入到15g酸性硅溶胶中，控温40℃，搅拌反应20min，然后加入0.8g氨丙基三甲氧基硅烷和0.3g柠檬酸，在常温下搅拌混合90min，即可得到所述的钝化剂。
所述的酸性硅溶胶pH值为3，固含量为25%。
所述的铁粉为铸铁铁粉。
所述的稀释剂为甲醇。
所述的钝化铁粉干燥采用真空干燥。
所述的自发热材料的研磨是在氮气保护下研磨。
实施例3
一种自发热的快递保温材料的制备方法，其具体方案如下：
步骤一、铁粉的钝化，将120g铁粉与5.5g陶瓷粉末在氮气保护下，采用1000r/min的转速混合30min，然后加入10倍的稀释剂，搅拌混合均匀后加入1.8g钝化剂，搅拌钝化处理60min，完成后过滤，干燥后得到钝化铁粉；
步骤二、自发热材料的制备，将120g钝化铁粉，52g硅藻土， 10g活性炭，9g醋酸钠和50g纯水加入到研磨机中，研磨60min，即可得到所述的自发热材料；
步骤三、包装，将自发热材料包装在无纺布包中，然后在真空下进行塑封包装，即可完成自发热材料的包装。
所述的钝化剂为一种金属表面钝化剂，其制备方法为：
将2.2g环己胺和3.8g磷酸氢二钠加入到20g酸性硅溶胶中，控温45℃，搅拌反应30min，然后加入1.0g氨丙基三甲氧基硅烷和0.6g柠檬酸，在常温下搅拌混合120min，即可得到所述的钝化剂。
所述的酸性硅溶胶pH值为4，固含量为30%。
所述的铁粉为还原铁粉。
所述的稀释剂为丙酮。
所述的钝化铁粉干燥采用真空干燥。
所述的自发热材料的研磨是在氮气保护下研磨。
对比例1
一种自发热的快递保温材料的制备方法，其具体方案如下：
步骤一、铁粉的钝化，将100g铁粉在氮气保护下，采用300r/min的转速混合10min，然后加入5倍的稀释剂，搅拌混合均匀后加入0.5g钝化剂，搅拌钝化处理20min，完成后过滤，干燥后得到钝化铁粉；
步骤二、自发热材料的制备，将100g钝化铁粉，45g硅藻土，6g活性炭，5g醋酸钠和40g纯水加入到研磨机中，研磨30min，即可得到所述的自发热材料；
步骤三、包装，将自发热材料包装在无纺布包中，然后在真空下进行塑封包装，即可完成自发热材料的包装。
所述的钝化剂为一种金属表面钝化剂，其制备方法为：
按照质量份数，将1.3g环己胺和2.4g磷酸氢二钠加入到10g酸性硅溶胶中，控温35℃，搅拌反应10min，然后加入0.5g氨丙基三甲氧基硅烷和0.1g柠檬酸，在常温下搅拌混合60min，即可得到所述的钝化剂。
所述的酸性硅溶胶pH值为2，固含量为20%。
所述的铁粉为还原铁粉。
所述的稀释剂为乙醇。
所述的钝化铁粉干燥采用氮气吹干。
所述的自发热材料的研磨是在氮气保护下研磨。
对比例2
一种自发热的快递保温材料的制备方法，其具体方案如下：
步骤一、铁粉的钝化，将100g铁粉与0.2g陶瓷粉末在氮气保护下，采用300r/min的转速混合10min，得到钝化铁粉；
步骤二、自发热材料的制备，将100g钝化铁粉，45g硅藻土，6g活性炭，5g醋酸钠和40g纯水加入到研磨机中，研磨30min，即可得到所述的自发热材料；
步骤三、包装，将自发热材料包装在无纺布包中，然后在真空下进行塑封包装，即可完成自发热材料的包装。
所述的铁粉为还原铁粉。
所述的稀释剂为乙醇。
所述的钝化铁粉干燥采用氮气吹干。
所述的自发热材料的研磨是在氮气保护下研磨。
对比例3
一种自发热的快递保温材料的制备方法，其具体方案如下：
步骤一、铁粉的钝化，将100g铁粉与0.2g陶瓷粉末在氮气保护下，采用300r/min的转速混合10min，然后加入5倍的稀释剂，搅拌混合均匀后加入0.5g钝化剂，搅拌钝化处理20min，完成后过滤，干燥后得到钝化铁粉；
步骤二、自发热材料的制备，将100g钝化铁粉，45g硅藻土，6g活性炭，5g氯化钠和40g纯水加入到研磨机中，研磨30min，即可得到所述的自发热材料；
步骤三、包装，将自发热材料包装在无纺布包中，然后在真空下进行塑封包装，即可完成自发热材料的包装。
所述的钝化剂为一种金属表面钝化剂，其制备方法为：
按照质量份数，将1.3g环己胺和2.4g磷酸氢二钠加入到10g酸性硅溶胶中，控温35℃，搅拌反应10min，然后加入0.5g氨丙基三甲氧基硅烷和0.1g柠檬酸，在常温下搅拌混合60min，即可得到所述的钝化剂。
所述的酸性硅溶胶pH值为2，固含量为20%。
所述的铁粉为还原铁粉。
所述的稀释剂为乙醇。
所述的钝化铁粉干燥采用氮气吹干。
所述的自发热材料的研磨是在氮气保护下研磨。
在体积为1L的泡沫保温盒中放入80g的以上实施例和对比例的自发热材料，保温盒的壁厚为25mm，然后在盒中放置热电偶温度探头，并将保温盒放入到-15℃的冰箱中，记录保温盒中的温度随时间变化曲线。
Claims (8)
1.一种自发热的快递保温材料的制备方法，其具体方案如下：
步骤一、铁粉的钝化，按照质量份数，将100-120份的铁粉与0.2-5.5份的陶瓷粉末在氮气保护下，采用300-1000r/min的转速混合10-30min，然后加入5-10倍的稀释剂，搅拌混合均匀后加入0.5-1.8份的钝化剂，搅拌钝化处理20-60min，完成后过滤，干燥后得到钝化铁粉；
步骤二、自发热材料的制备，按照质量份数，将100-120份的钝化铁粉，45-52份的硅藻土，6-10份的活性炭，5-9份的醋酸钠和40-50份的纯水加入到研磨机中，研磨30-60min，即可得到所述的自发热材料；
步骤三、包装，将自发热材料包装在无纺布包中，然后在真空下进行塑封包装，即可完成自发热材料的包装。
2.根据权利要求1所述的一种自发热的快递保温材料的制备方法，其特征在于：所述的钝化剂为一种金属表面钝化剂，其制备方法为：
按照质量份数，将1.3-2.2份的环己胺和2.4-3.8份的磷酸氢二钠加入到10-20份的酸性硅溶胶中，控温35-45℃，搅拌反应10-30min，然后加入0.5-1.0份的氨丙基三甲氧基硅烷和0.1-0.6份的柠檬酸，在常温下搅拌混合60-120min，即可得到所述的钝化剂。
3.根据权利要求2所述的一种自发热的快递保温材料的制备方法，其特征在于：所述的酸性硅溶胶pH值为2-4，固含量为20%-30%。
4.根据权利要求1所述的一种自发热的快递保温材料的制备方法，其特征在于：所述的铁粉为还原铁粉或铸铁铁粉。
5.根据权利要求1所述的一种自发热的快递保温材料的制备方法，其特征在于：所述的稀释剂为乙醇或甲醇或丙酮。
6.根据权利要求1所述的一种自发热的快递保温材料的制备方法，其特征在于：所述的钝化铁粉干燥采用氮气吹干或真空干燥。
7.根据权利要求1所述的一种自发热的快递保温材料的制备方法，其特征在于：所述的自发热材料的研磨是在氮气保护下研磨。
8.根据权利要求1所述的一种自发热的快递保温材料，其特征在于：所述的自发热材料的应用方法是将塑封包装拆除后与快递物品一起放入泡沫保温盒中，然后密封保温盒即可；按照保温盒的体积放入50-100g/L的自发热材料。
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