一种水凝胶相变蓄冷材料、制备方法及应用技术

一种水凝胶相变蓄冷材料、制备方法及应用，属于相变材料领域，克服现有技术中的水凝胶强度和潜热不能同时满足需求等缺陷。本发明专利技术水凝胶相变蓄冷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将水溶性或亲水性聚合物与水混合，得到聚合物溶液；将交联剂与水混合，制备不同浓度的交联剂溶液；步骤2、取不同浓度的交联剂溶液按照浓度由小到大的顺序依次加入聚合物溶液中；步骤3、将步骤2得到的交联产物在机械振荡的同时进行微波辐射，得到水凝胶。胶。

【技术实现步骤摘要】
一种水凝胶相变蓄冷材料、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于相变材料领域，具体涉及一种水凝胶相变蓄冷材料、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]水凝胶是一种由三维网状结构组成，内部含有大量水分的特殊材料，由于其独特的性质，已被广泛应用于生物、医疗、农业、建筑等领域。
[0003]降温服是一种在天气炎热或强体力劳动时，可以保持身体微环境温度适中的专用工作服，特别适用于夏季户外或密闭空间内作业的工人。降温服中起关键作用的就是相变蓄冷材料，这类材料在相变温度以下存储大量冷气，相变过程中均匀的释放出来，保证人体温度不快速升高。衡量该能量存储能力的标准就是相变潜热。
[0004]水凝胶中含有大量的水分，水本身就具有很大的相变潜热值，约330kJ/kg，因此水凝胶是很好的一种相变蓄冷材料，非常适合降温服的制作。但水含量过高，材料的机械强度就会急速下降，填充到工人着装的衣服中稍微受到外力作用将导致在衣服中产生碎裂的小块，对衣服的外观和触感产生非常不好的感觉，影响着装使用人的心情和形象。如果降低水含量，则材料潜热值下降，蓄冷能力不足，蓄冷时间短，无法满足产品要求。因此在高潜热，高强度之间找寻最佳平衡点，制备出强度和潜热都满足需求的水凝胶材料就显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的水凝胶强度和潜热不能同时满足需求等缺陷，从而提供一种水凝胶相变蓄冷材料、制备方法及应用。
[0006]为此，本专利技术提供了以下技术方案。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种水凝胶相变蓄冷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1、将水溶性或亲水性聚合物与水混合，得到聚合物溶液；将交联剂与水混合，制备不同浓度的交联剂溶液；
[0009]步骤2、混合交联：取不同浓度的交联剂溶液按照浓度由小到大的顺序依次加入聚合物溶液中；
[0010]步骤3、将步骤2得到的交联产物在机械振荡的同时进行微波辐射，得到水凝胶。
[0011]进一步的，所述步骤1的聚合物溶液中，聚合物与水的质量比为(3
‑
10)：(50
‑
100)；
[0012]不同浓度的交联剂溶液中，交联剂与水的质量比均在(5
‑
10)：(50
‑
100)范围内；
[0013]优选的，不同交联剂溶液的质量浓度分别为5％、10％、15％、20％。
[0014]进一步的，所述步骤2中，聚合物和总的交联剂的质量比为(3
‑
10)：(1
‑
2)。
[0015]进一步的，所述聚合物为聚乙烯醇或聚乙烯亚胺中的至少一种；所述交联剂为硼砂、氯化镁或戊二醛中的至少一种。
[0016]进一步的，所述步骤1中，将水溶性或亲水性聚合物与水混合后，85
‑
95℃加热并搅拌1
‑
3h。
[0017]进一步的，所述步骤1中，将交联剂与水混合后，50
‑
70℃加热并搅拌0.5
‑
1h。
[0018]进一步的，所述步骤3中，微波功率300
‑
500W，振荡频率500
‑
1000rpm，处理时间60
‑
180s。
[0019]进一步的，还包括脱气步骤：将步骤2得到的交联产物加热，除去内部的气泡；
[0020]脱气温度为90
‑
100℃，脱气时间为1
‑
5h。
[0021]第二方面，本专利技术还提供了一种水凝胶相变蓄冷材料的制备方法制得的水凝胶相变蓄冷材料。
[0022]第三方面，本专利技术还提供了一种水凝胶相变蓄冷材料的制备方法制得的水凝胶相变蓄冷材料在降温服中的应用。
[0023]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0024]本专利技术提供的水凝胶相变蓄冷材料的制备方法，交联剂溶液按照不同的浓度梯度，由小到大依次加入聚合物溶液中，能够产生更多的交联点，提高材料强度。若将全部的交联剂一次性加入会引起体系粘度突然变大，交联剂无法很好的渗进材料内部，造成交联位点减少。先加入低浓度交联剂，混合液粘度不会发生较大变化，交联剂可以轻松地均匀分布于溶液中，首先形成稀疏的一级交联网络；再加入浓度稍大的交联剂溶液，它可以快速的浸入一级交联网络中，形成更为密实的二级网络。以此类推，多个浓度梯度的交联剂溶液依次加入，可以形成非常紧密的交联网络结构，同时配合震荡条件下进行微波辐射增加了交联点，从而提高材料强度和潜热。
具体实施方式
[0025]提供下述实施例是为了更好地进一步理解本专利技术，并不局限于所述最佳实施方式，不对本专利技术的内容和保护范围构成限制，任何人在本专利技术的启示下或是将本专利技术与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本专利技术相同或相近似的产品，均落在本专利技术的保护范围之内。
[0026]实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
[0027]实施例1
[0028]本实施例提供一种水凝胶相变蓄冷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0029]将6g聚乙烯醇(阿拉丁1799)和100g纯净水置于烧杯A中，将烧杯A置于水浴锅中进行加热，加热温度为90℃，并搅拌3h，待聚乙烯醇完全溶解后停止搅拌，得到聚乙烯醇溶液；
[0030]分别配置质量分数5％、10％、15％、20％的硼砂溶液，配置过程中需放入水浴锅中进行加热，加热温度为60℃，并搅拌0.5h，待硼砂完全溶解后停止搅拌，得到硼砂溶液；
[0031]按照浓度由小到大，分别取5g硼砂溶液依次加入烧杯A中，每加入一次，常温反应30min。待全部加入后，将烧杯A放入水浴锅进行加热脱气，加热温度为90℃，加热时间为3h。
[0032]将交联产物放入微波炉中，功率300W，机械震荡频率500rmp,辐射60s，得到水凝胶样品。
[0033]实施例2
[0034]本实施例提供一种水凝胶相变蓄冷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0035]将8g聚乙烯醇(阿拉丁1799)和80g纯净水置于烧杯A中，将烧杯A置于水浴锅中进行加热，加热温度为95℃，并搅拌2h，待聚乙烯醇完全溶解后停止搅拌，得到聚乙烯醇溶液；
[0036]分别配置质量分数5％、10％、15％、20％的硼砂溶液，配置过程中需放入水浴锅中进行加热，加热温度为50℃，并搅拌1h，待硼砂完全溶解后停止搅拌，得到硼砂溶液；
[0037]按照浓度由小到大，分别取5g硼砂溶液依次加入烧杯A中，每加入一次，常温反应30min。待全部加入后，将烧杯A放入水浴锅进行加热脱气，加热温度为95℃，加热时间为4h。
[0038]将交联产物放入微波炉中，功率400W，机械震荡频率600rmp,辐射90s，得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水凝胶相变蓄冷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将水溶性或亲水性聚合物与水混合，得到聚合物溶液；将交联剂与水混合，制备不同浓度的交联剂溶液；步骤2、取不同浓度的交联剂溶液按照浓度由小到大的顺序依次加入聚合物溶液中；步骤3、将步骤2得到的交联产物在机械振荡的同时进行微波辐射，得到水凝胶。2.根据权利要求1所述的水凝胶相变蓄冷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1的聚合物溶液中，聚合物与水的质量比为(3
‑
10)：(50
‑
100)；不同浓度的交联剂溶液中，交联剂与水的质量比均在(5
‑
10)：(50
‑
100)范围内。3.根据权利要求1或2所述的水凝胶相变蓄冷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，聚合物和总的交联剂的质量比为(3
‑
10)：(1
‑
2)。4.根据权利要求1或2所述的水凝胶相变蓄冷材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物为聚乙烯醇或聚乙烯亚胺中的至少一种；所述交联剂为硼砂、氯化镁或戊二醛中的至少一种。5.根据权利要求1或2所述的水凝胶相变蓄冷材料的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何强，聂京凯，韩钰，侯东，秦威南，方玉群，朱凯，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司金华供电公司，
类型：发明
国别省市：