CN116849908B - 一种高阻防渗降温项圈及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高阻防渗降温项圈，包括圈体以及填充在圈体内的相变材料；所述圈体由复合材料制成，所述复合材料是由处于内层的高阻隔防渗透膜以及处于外层的TPU复合而成。本发明圈体的复合材料是由处于内层的高阻隔防渗透膜以及处于外层的TPU层复合而成，既具有TPU材料的高强度、触感舒适弹性大、耐磨及承压性好等优点，又兼顾了高阻隔防渗透膜防渗性好等优势，确保了高阻防渗降温项圈在使用过程中的安全性，防止相变材料渗透到TPU层表面，同时能阻隔异味。
Description
技术领域
本发明涉及一种项圈，特别是涉及一种高阻防渗降温项圈及其制备方法。
背景技术
在高温下持续工作的工作人员，常常要克服高温所带来的各种不适以进行持续一段时间的工作。当穿着普通的衣物在高温条件下工作时，可通过使汗液等水分通过扩散、传输等途径迁移至衣物表面，并向外蒸发而保持衣物内层的相对干爽并达到散热的目的。然而，利用汗液的蒸发能够提供的蒸发源有限，因此散热效果有限，尤其是在高温下持续工作一段时间的情况下，普通衣物并不能起到在一定时间内降温的作用。并且，人体的生理功能在高温环境下，其体温调节、水盐代谢、血液循环等功能都会出现异常。长时间的高温作业，体内会排出大量的汗液，流失过多会紊乱人体的体液平衡。轻则影响注意力，降低生产工作效率；严重的就会引起中暑，更严重的就会导致人猝死，危害工作人员的人身安全，造成不必要的经济损失。因此，需要开发一款性能优良的降温项圈。
发明内容
本发明提出的一种高阻防渗降温项圈，包括圈体(1)以及填充在圈体(1)内的相变材料(2)；所述圈体(1)由复合材料制成，所述复合材料是由处于内层的高阻隔防渗透膜(11)以及处于外层的TPU层(12)复合而成。
优选的，所述高阻隔防渗透膜(11)由七层材料共挤形成，所述七层材料依次为PE、PE、TIE、PA、TIE、PE、PE；
或者，所述七层材料依次为PE、TIE、PA、TIE、PA、TIE、PE；
或者，所述七层材料依次为PE、PE、TIE、EVOH、TIE、PE、PE。
优选的，所述高阻隔防渗透膜(11)由九层材料共挤形成，所述九层材料依次为PA、TIE、PE、TIE、PA、EVOH、PA、TIE、PE。
优选的，所述TPU层(12)的厚度为200um-250um；
优选的，所述TPU层(12)的硬度为85a。
优选的，所述高阻隔防渗透膜(11)的厚度为45um-50um。
优选的，所述相变材料通过如下方法制备：
将6,6'-二氨基-2,2'-联吡啶分散在DMF中，加入纳米二氧化硅，超声分散20min，0℃搅拌1-3h，然后加入1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐，搅拌1-3h，得到前驱体混合溶液；
将聚四氢呋喃加入到前驱体混合溶液中，搅拌均匀后50-60℃干燥3-5h，降温冷却结晶，在氩气气氛下，以1-5℃/min加热至150-180℃下热固化1-3h，得到主相变剂；
将主相变剂、聚乙二醇300分散在叔丁醇中，加入十六烷酸丙酯、搅拌均匀，得到相变材料。
优选的，所述6,6'-二氨基-2,2'-联吡啶与1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐的摩尔比为1:(0.95-1.05)；
所述纳米二氧化硅的添加量为6,6'-二氨基-2,2'-联吡啶质量的1％-2％。
优选的，所述聚四氢呋喃的添加量为A，6,6'-二氨基-2,2'-联吡啶、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐总添加量为B，A与B的质量比为1:(0.5-2)；
所述主相变剂、聚乙二醇300、十六烷酸丙酯、叔丁醇的质量比为(1-3)：1:1:(5-7)。
本发明还提供一种高阻防渗降温项圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、复合材料的制备：
将经过电晕处理的TPU层(12)以及经过电晕处理的高阻隔防渗透膜(11)利用干式涂布复合在一起，然后熟化平衡处理，即得所述复合材料；
S2、圈体(1)的制备：
将两层所述复合材料焊接成预定形状，翻袋并预留灌装口，即得所述圈体(1)；
S3、高阻防渗降温项圈的制备：
通过所述灌装口向所述圈体(1)内灌装相变材料(2)，静置排气，焊接封闭灌装口，称重，利用水清洗，冷冻结晶定型即得所述高阻防渗降温项圈。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明圈体的复合材料是由处于内层的高阻隔防渗透膜以及处于外层的TPU层复合而成，既具有TPU材料的高强度、触感舒适弹性大、耐磨及承压性好等优点，又兼顾了高阻隔防渗透膜防渗性好等优势，确保了高阻防渗降温项圈在使用过程中的安全性，防止相变材料渗透到TPU层表面，同时能阻隔异味。
2、本发明高阻隔防渗透膜采用七层共挤或九层共挤的对称性高阻隔膜，具有较好的气密效果，阻隔油性液体能力强，有效防止相变材料渗透到TPU层表面，同时能阻隔异味，提高使用感。
3、本发明的相变材料具有固态和液态两种形态，相变温度为25-30℃，呈固态时使用且可反复使用，当相变材料呈液态时，可置入冰箱10～15分钟即可变成固态，佩戴于脖颈处，自动吸热而使人体降温，在户外高温环境(37℃以上)可连续使用1-3小时。
4、本发明相变材料采用主相变剂、聚乙二醇300、十六烷酸丙酯和叔丁醇，主相变剂通过接枝共聚和热交联相结合的方式，在二者协同作用下，通过纳米二氧化硅进行改性，通过其表面大量的含氧官能团和氢键作用对聚四氢呋喃分子链、聚乙二醇300、十六烷酸丙酯起到一定的束缚作用，未交联的分子链中含有大量的亚氨基、羧基，这些基团可以与聚四氢呋喃的端羟基反应从而达到接枝聚四氢呋喃的目的，在主相变剂、聚乙二醇300、十六烷酸丙酯和叔丁醇共同作用下，相变材料具有优异的热稳定性、较高的导热系数和相变潜热，合适的相变温度。
附图说明
图1为本发明实施例1提出的一种高阻防渗降温项圈的结构示意图；
图2为本发明实施例1提出的一种高阻防渗降温项圈的俯视图；
图3为本发明实施例1提出的一种高阻防渗降温项圈的剖视图；
图4为图3中A处放大图；
附图标记：1、圈体；11、高阻隔防渗透膜；12、TPU；2、相变材料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
制备例1
相变材料通过如下方法制备：
将6,6'-二氨基-2,2'-联吡啶分散在DMF中，加入纳米二氧化硅(50nm)，超声分散20min，0℃搅拌1h，然后加入1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐，搅拌2h，得到前驱体混合溶液；
将聚四氢呋喃(重均分子量3000)加入到前驱体混合溶液中，搅拌均匀后55℃干燥4h，降温冷却结晶，在氩气气氛下，以3℃/min加热至160℃下热固化2h，得到主相变剂；
将主相变剂、聚乙二醇300分散在叔丁醇中，加入十六烷酸丙酯、搅拌均匀，得到相变材料。
所述6,6'-二氨基-2,2'-联吡啶与1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐的摩尔比为1:1；
所述纳米二氧化硅的添加量为6,6'-二氨基-2,2'-联吡啶质量的1.5％；
所述聚四氢呋喃的添加量为A，6,6'-二氨基-2,2'-联吡啶、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐总添加量为B，A与B的质量比为1:1；
所述主相变剂、聚乙二醇300、十六烷酸丙酯、叔丁醇的质量比为1:1:1:7。
制备例2
本制备例与制备例1的不同之处在于：所述主相变剂、聚乙二醇300、十六烷酸丙酯、叔丁醇的质量比为2:1:1:6。
制备例3
本制备例与制备例1的不同之处在于：所述主相变剂、聚乙二醇300、十六烷酸丙酯、叔丁醇的质量比为3:1:1:5。
性能检测：
使用DSC示差扫测试测试热物性能，使用瞬态平面热源法测试导热系数，结果如表1所示。
表1
实施例1
请参照图1-图4，本实施例的高阻防渗降温项圈，包括圈体以及填充在圈体1内的相变材料2(制备例3获得)，圈体1由复合材料制成，复合材料是由处于内层的高阻隔防渗透膜11以及处于外层的TPU层12复合而成。本实施例圈体1的复合材料是由处于内层的高阻隔防渗透膜11以及处于外层的TPU层12复合而成，既具有TPU材料的高强度、触感舒适弹性大、耐磨及承压性好等优点，又兼顾了高阻隔防渗透膜11防渗性好等优势，确保了高阻防渗降温项圈在使用过程中的安全性，防止相变材料渗透到TPU层12表面，同时能阻隔异味，提高使用者使用感受。本实施例的复合材料一举突破该瓶颈，从根本上提升了该产品的安全性，也是该类产品在研发过程中重中之重的一大亮点。
本实施例中，圈体1是呈C型弧状结构，方便穿戴，圈体1两侧末端均设置呈圆弧面，在进行穿戴时，不易对其使用者脖颈处造成刮伤，提高佩戴舒适性。当然在其他实施例中，圈体1也可以是U型弧状结构，只要方便使用者穿戴，圈体1还可以是其他结构。圈体1的尺寸可以有多种，以适应不同群体穿戴使用。
本实施例是一种高阻防渗降温项圈，通过在TPU层12内复合一层高阻隔防渗透膜11，实现降温项圈的高阻防渗性能，本实施例是用于在高温下工作人员的降温，降温原理采用的是热传递，因此TPU层12、高阻隔防渗透膜11将会直接影响降温项圈的降温效果以及使用感受，如果TPU层12、高阻隔防渗透膜11的厚度太厚则降温效果不佳，如果TPU层12、高阻隔防渗透膜11的厚度较薄，则会影响降温项圈的防渗透能力，本实施例经过多次试验，最终选择TPU层12的厚度为200u且其硬度选用85a，高阻隔防渗透膜11的厚度为50u，经过长时间使用以及存放，未出现渗油现象，不仅具有较好的防渗透效果，同时还具有优异的降温效果，满足高温下的降温需求。
本实施例中，TPU材料强度高、韧性好，接触皮肤触感好、舒适性好，无过敏、致敏不良反应，且牢度强，耐磨性好，故用于圈体1之表层。高阻隔防渗透膜11可以采用对称性高阻隔防渗透膜，对称性高阻隔防渗透膜采用七层材料共挤形成，七层材料依次为PE(聚乙烯)、PE(聚乙烯)、TIE(粘合树脂)、PA(尼龙)、TIE、PE、PE。高阻隔防渗透膜11具有阻隔油性液体能力强，防止相变材料渗透到TPU层12表面，同时能阻隔异味，提高使用者使用感受。
本实施例的相变材料2具有固态和液态两种形态，相变温度为25-30℃，呈固态时使用且可反复使用，当相变材料呈液态时，可置入冰箱10～15分钟即可变成固态，佩戴于脖颈处，自动吸热而使人体降温，在户外高温环境(37℃以上)可连续使用1-3小时。
实施例2
本实施例提出一种高阻防渗降温项圈，其与实施例1的不同之处在于：本实施例中，TPU层12采用250u厚度的流延膜；高阻隔防渗透膜11的厚度为45u，高阻隔防渗透膜11采用对称性高阻隔防渗透膜且对称性高阻隔防渗透膜采用七层材料共挤形成，七层材料依次为PE(聚乙烯)、TIE、PA、TIE、PA、TIE、PE。
实施例3
本实施例提出一种高阻防渗降温项圈，其与实施例1的不同之处在于：本实施例中，TPU层12采用230u厚度的流延膜；高阻隔防渗透膜11的厚度为47u，高阻隔防渗透膜11采用对称性高阻隔防渗透膜且对称性高阻隔防渗透膜采用七层材料共挤形成，七层材料依次为PE、PE、TIE、EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)、TIE、PE、PE。
实施例4
本实施例提出一种高阻防渗降温项圈，其与实施例1的不同之处在于：本实施例中，TPU层12采用225u厚度的流延膜；高阻隔防渗透膜11的厚度为48u，高阻隔防渗透膜11采用非对称性高阻隔防渗透膜且非对称性高阻隔防渗透膜采用九层材料共挤形成，九层材料依次为PA、TIE、PE、TIE、PA、EVOH、PA、TIE、PE。
实施例5
本实施例提出一种高阻防渗降温项圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、复合材料的制备：
将经过非雾面电晕处理的TPU层12(表面能达到至少42达因)以及经过电晕处理的高阻隔防渗透膜11利用干式涂布机复合在一起，然后在45℃的烘箱中熟化平衡48h，即得复合材料。
本实施例通过先将TPU层12、高阻隔防渗透膜11通过干式涂布机复合在一起后，再在45℃熟化平衡48h，使得TPU层12、高阻隔防渗透膜11之间贴合紧密，不易脱离，有效提高降温项圈的防渗透性能，同时不影响降温项圈的降温效果。
S2、圈体的制备：
将两层复合材料通过高频焊接成预定形状，翻袋并预留灌装口，即得圈体1；
S3、高阻防渗降温项圈的制备：
通过灌装口向圈体1内灌装相变材料2(制备例3获得)，静置排气，高频焊接封闭灌装口，称重，利用35℃的热水清洗后再利用常温水漂洗，20℃以下冷冻水结晶定型即得高阻防渗降温项圈。
本实施例可以选择以固态的相变材料2直接灌装到圈体1内，也可以选择液态的相变材料2灌装至圈体1内，灌装完成清洗后，20℃以下冷冻水结晶定型即可使用。灌装封口后，利用35℃的热水清洗后再利用常温水漂洗，可以洗去圈体1表面残留的相变材料2，避免影响使用。
需要说明的是，本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种高阻防渗降温项圈，其特征在于，包括圈体(1)以及填充在圈体(1)内的相变材料(2)；所述圈体(1)由复合材料制成，所述复合材料是由处于内层的高阻隔防渗透膜(11)以及处于外层的TPU层(12)复合而成；
所述相变材料通过如下方法制备：
将6，6’-二氨基-2，2’-联吡啶分散在DMF中，加入纳米二氧化硅，超声分散20min，0℃搅拌1-3h，然后加入1，2，4，5-环己烷四甲酸二酐，搅拌1-3h，得到前驱体混合溶液；
将聚四氢呋喃加入到前驱体混合溶液中，搅拌均匀后50-60℃干燥3-5h，降温冷却结晶，在氩气气氛下，以1-5℃/min加热至150-180℃下热固化1-3h，得到主相变剂；
将主相变剂、聚乙二醇300分散在叔丁醇中，加入十六烷酸丙酯、搅拌均匀，得到相变材料。
2.根据权利要求1所述的高阻防渗降温项圈，其特征在于，所述高阻隔防渗透膜(11)由七层材料共挤形成，所述七层材料依次为PE、PE、TIE、PA、TIE、PE、PE；
或者，所述七层材料依次为PE、TIE、PA、TIE、PA、TIE、PE；
或者，所述七层材料依次为PE、PE、TIE、EVOH、TIE、PE、PE。
3.根据权利要求1所述的高阻防渗降温项圈，其特征在于，所述高阻隔防渗透膜(11)由九层材料共挤形成，所述九层材料依次为PA、TIE、PE、TIE、PA、EVOH、PA、TIE、PE。
4.根据权利要求1所述的高阻防渗降温项圈，其特征在于，所述TPU层(12)的厚度为200um-250um。
5.根据权利要求1所述的高阻防渗降温项圈，其特征在于，所述TPU层(12)的硬度为85a。
6.根据权利要求1所述的高阻防渗降温项圈，其特征在于，所述高阻隔防渗透膜(11)的厚度为45um-50um。
7.根据权利要求1所述的高阻防渗降温项圈，其特征在于，所述6，6’-二氨基-2，2’-联吡啶与1，2，4，5-环己烷四甲酸二酐的摩尔比为1∶(0.95-1.05)；
所述纳米二氧化硅的添加量为6，6’-二氨基-2，2’-联吡啶质量的1％-2％。
8.根据权利要求1所述的高阻防渗降温项圈，其特征在于，所述聚四氢呋喃的添加量为A，6，6’-二氨基-2，2’-联吡啶、1，2，4，5-环己烷四甲酸二酐总添加量为B，A与B的质量比为1∶(0.5-2)；
所述主相变剂、聚乙二醇300、十六烷酸丙酯、叔丁醇的质量比为(1-3)∶1∶1∶(5-7)。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的高阻防渗降温项圈的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、复合材料的制备：
将经过电晕处理的TPU层(12)以及经过电晕处理的高阻隔防渗透膜(11)利用干式涂布复合在一起，然后熟化平衡处理，即得所述复合材料；
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通过所述灌装口向所述圈体(1)内灌装相变材料(2)，静置排气，焊接封闭灌装口，称重，利用水清洗，冷冻结晶定型即得所述高阻防渗降温项圈。
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