[发明专利]一种水凝胶相变蓄冷材料、制备方法及应用

说明书

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。

技术领域

本发明属于相变材料领域，具体涉及一种水凝胶相变蓄冷材料、制备方法及应用。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

因此，本发明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。

为此，本发明提供了以下技术方案。

第一方面，本发明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：

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、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；

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。

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)；

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；

优选的，不同交联剂溶液的质量浓度分别为5％、10％、15％、20％。

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)。

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。

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。

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。

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。

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；

脱气温度为90-100℃，脱气时间为1-5h。