CN1260319C - 一种固液可逆复合材料及其制备方法和用途 - Google Patents
一种固液可逆复合材料及其制备方法和用途 Download PDFInfo
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Abstract
一种无机有机复合常温可逆材料，其组分和含量(重量%)为：五水硫代硫酸钠70-75，羧甲基纤维素钠2-6，氯化锌0.5-3，丙三醇3-10，自来水15-20。该材料制备方法简单，易于生产。该材料可用于冰场的地面材料，节省大量能源，也可代替石膏用于医疗、建筑业，还可作为热敏材料。
Description
一、技术领域
本发明涉及复合材料的制备，属于一种复合的固熔体材料，具体是一种固液可逆无机有机复合材料及其制备方法和用途。
二、技术背景
目前市场上的固熔体材料多为纯无机或有机材料。它们各有特色，也各有优缺点。单纯的无机固熔体材料多为复合金属材料，例如铝合金材料，虽然具有良好的可塑性，但通常有较高的熔点，低温下无法实现固液可逆变化过程，不易重复利用。单纯的有机固液可逆材料相变点较高，价格较贵，(例如中国专利CN1238169A公开的技术，主要使用聚氯乙烯等高分子聚合物)。然而，价格低廉、相变点较低的无机有机复合型的固液可逆材料未见报道。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种常温固液可逆材料及其制备方法和这种材料的应用，通过在无机材料中加入有机添加剂和其它助剂制成一种新型的无机有机复合常温固液可逆材料。制备方法安全简单，原料易得，成本低廉，清洁无污染，适合于推广使用。
本发明提供的可逆复合材料，其组分及其含量按重量百分比计：五水硫代硫酸钠70-75，羧甲基纤维素钠2-6，氯化锌0.5-3，丙三醇3-10，自来水15-20。
所述可逆复合材料，其组分及其含量按重量百分比计优选为：五水硫代硫酸钠72.0，羧甲基纤维素钠4.5，氯化锌2.0，丙三醇4.5，自来水17.0。
五水硫代硫酸钠在无机有机可逆复合材料体系中作为复合材料载体的主要无机成分，决定了产品的可逆性质和可逆温度。羧甲基纤维素钠做为无机有机可逆复合材料中的主要起强化和均一化作用的有机成分，可与五水硫代硫酸钠的结晶水及体系中的水通过氢键形成无机有机可逆复合材料，它的作用是将五水硫代硫酸钠晶体各的种性能(如硬度、解离度、韧性等)均一化。氯化锌作为吸湿剂在可逆复合材料中的作用是防止可逆复合材料在干燥空气中放置风化失去结晶水，导致可逆复合材料性质发生变化，同时也可从空气中不断吸收水分，使可逆复合材料表面保持润湿状态，增加了材料的光滑度。丙三醇作为保湿剂和润滑剂，主要作用是通过其具有的三个羟基与五水硫代硫酸钠的结晶水形成氢键，防止可逆复合材料在干燥空气中放置风化失去结晶水，导致其性质发生变化；另外，丙三醇可使可逆复合材料表面润滑性增强。水作为反应体系的溶剂，在制备过程中起各组分分散溶解作用。
本发明材料的制备方法和步骤如下：
(一)将一定量的五水硫代硫酸钠加入反应器，加入适量自来水，加热至50-60℃，搅拌使之完全溶解；
(二)在反应器中加入氯化锌和羧甲基纤维素钠，约10分钟后加入丙三醇，升温至95-100℃，搅拌下持续加热25-30分钟，倒入模具中静置在空气中冷却至室温，即为成品。
使用上述方法制得的产品，外观为白色或浅黄色半透明固体，密度1.7～1.8g/cm3，熔点为47～48℃，加热至45℃时即开始软化，50℃以上即为液态，可根据需要随意塑成所需的形状，反复使用。
本发明材料有如下优点和用途：
1.本产品表面光滑，样品和冰的摩擦力对比实验证明和冰的光滑程度接近，经抗冲击实验证明硬度大于冰，可作为冰的替代材料用于冰场地面的铺设材料，可用于各种娱乐和体育场所，不受季节和温度的影响，不需制冷，大大节省了用于制冷的能源及设备。
2.本产品有良好的可塑性，并可反复使用，可替代石膏用于生活中的各个行业，如医疗、雕塑、建筑行业等。
3.本产品对热敏感，加热至45℃即开始软化，并且可逆性好，可作为热敏材料用于消防等领域。
四、实施例
实施例1：称取五水硫代硫酸钠150克，加入反应器，再加入30mL自来水，加热搅拌至50℃，搅拌使之全部溶解；
在反应器中加入氯化锌3克，待全溶后缓慢加入羧甲基纤维素钠7克，并不断搅拌，最后加入丙三醇5克，升温至95℃，并持续搅拌，20分钟后停止加热，倒入模具中静置在空气中冷却至室温，即为成品。
实施例2：称取五水硫代硫酸钠650克，加入反应器，再加入125mL自来水，加热搅拌至60℃，搅拌使之全部溶解；
在反应器中加入氯化锌15克，待全溶后缓慢加入羧甲基纤维素钠40克，并不断搅拌，最后加入丙三醇25克，升温至98℃，并持续搅拌，25分钟后停止加热，倒入模具中静置在空气中冷却至室温，即为成品。
实施例3：称取五水硫代硫酸钠600克，加入反应器，再加入120mL自来水，加热搅拌至55℃，搅拌使之全部溶解；
在反应器中加入氯化锌12克，待全溶后缓慢加入羧甲基纤维素钠30克，并不断搅拌，最后加入丙三醇20克，升温至100℃，并持续搅拌，30分钟后停止加热，倒入模具中静置在空气中冷却至室温，即为成品。
实施例4：取50公斤可逆复合材料成品，加温至55℃使之熔化，倒入1m×1m木制模具中，冷却成型，作为小型冰场的表面材料与冰进行对比试验使用，结果表明本材料的摩擦性能近似于冰，硬度略大于冰。
若将材料熔化后倒入其它模具中成型，如建筑型材、塑像等模具，可实现在雕塑、建筑、医疗等行业方面的应用。
Claims (4)
1.一种可逆复合材料，其特征在于它的组分及其含量按重量百分比计：五水硫代硫酸钠70-75，羧甲基纤维素钠2-6，氯化锌0.5-3，丙三醇3-10，自来水15-20。
2.按照权利要求1所述材料，其特征在于它的组分及其含量按重量百分比计：五水硫代硫酸钠72.0，羧甲基纤维素钠4.5，氯化锌2.0，丙三醇4.5，自来水17.0。
3.按照权利要求1或2所述材料的生产方法，其特征在于包括如下步骤：
(一)将一定量的五水硫代硫酸钠加入反应器，再加入自来水，加热至50-60℃，搅拌使之完全溶解；
(二)在反应器中按比例加入氯化锌和羧甲基纤维素钠，10分钟后加入规定比例的丙三醇，升温至95-100℃，搅拌下持续加热25-30分钟，静置，缓慢冷却至室温即为成品。
4.按照权利要求1或2所述材料的用途，特征在于它是用作冰场地面的铺设材料、医疗、雕塑、建筑、热敏组件。
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