一種基于聚乙二醇的相變蓄冷復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及復(fù)合材料，具體地，涉及一種相變蓄冷復(fù)合材料，更特別地，涉及一種 基于聚乙二醇的相變蓄冷復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 材料儲存熱能通常有兩種方式：顯熱和潛熱（潛熱即相變熱）。顯熱儲存是利用 材料的比熱容和材料的溫度變化來進(jìn)行的；潛熱儲存是利用物質(zhì)在物態(tài)轉(zhuǎn)變過程中伴隨著 能量吸收和釋放而進(jìn)行的，其中潛熱儲存通常比顯熱儲存具有高得多的儲能密度，因此利 用材料的潛熱進(jìn)行儲能蓄冷具有更為廣闊的前景。
[0003] 如非專利文獻(xiàn)《相變材料與相變儲能技術(shù)》中所述，目前相變儲能材料已經(jīng)成為材 料科學(xué)研宄的熱門，實(shí)驗(yàn)室中研制出的新材料層出不窮，但是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的卻為 數(shù)不多，這些新材料普遍存在著原料成本高、制備工藝復(fù)雜、使用不便、產(chǎn)品壽命短等缺陷。
[0004] 目前市場上銷售的相變蓄冷材料主要包括以下幾類：
[0005] (1)無機(jī)結(jié)晶水合鹽類化合物，如：硝酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽及它們的組合物等，其 中以Na 2SO4 · IOH2O最為常用，利用其脫附結(jié)晶水以及結(jié)晶-溶解的變化達(dá)到蓄冷目的。
[0006] 無機(jī)結(jié)晶水合鹽類化合物雖然成本低、導(dǎo)熱性能好、儲能密度大，但是其在蓄冷過 程中容易出現(xiàn)過冷、相分離、板結(jié)等現(xiàn)象，在實(shí)際應(yīng)用過程中往往需要添加防過冷劑及防相 分離劑來減少上述現(xiàn)象的發(fā)生，因此增加了無機(jī)結(jié)晶水合鹽類化合物在使用中的成本；此 夕卜，由于這些無機(jī)結(jié)晶水合鹽類化合物隨著溫度升高會丟失結(jié)晶水，從而導(dǎo)致材料表現(xiàn)為 個(gè)體差異明顯、蓄冷作用重復(fù)性差，多次使用后出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的性能降低等不良后果。
[0007] 另外，這些無機(jī)材料的密度通常都比較大，從而導(dǎo)致相同體積的條件下無機(jī)材料 會重很多，因此其在大規(guī)模使用時(shí)存在困難。除此而外，無機(jī)材料的相變溫度都較高，甚至 高達(dá)幾百度，與人體感覺最佳溫度相去甚遠(yuǎn)，因此，在服裝方面的應(yīng)用存在很大的阻礙。
[0008] (2)有機(jī)相變蓄冷材料：常用的有機(jī)相變蓄冷材料包括高級脂肪烴、芳香烴、多元 醇、羧酸和脂肪酸等，其中，以石蠟、癸酸、月桂酸、棕櫚酸等材料應(yīng)用最為廣泛。
[0009] 多元醇主要用于中高溫儲能領(lǐng)域，例如新戊二醇相變溫度為44. 1°C，相變熱為 116. 5J/g ;2_氨基-2-甲基1，3丙二醇相變熱為57. 0°C，相變熱114. lj/g ;三羥甲基乙烷 相變溫度為81. 8°C，相變熱為172. 6J/g。
[0010] 隨著溫室氣體排放的不斷增加，全球氣溫逐年升高，尤其是城市中存在著熱島現(xiàn) 象，夏季最高氣溫可高達(dá)40°c以上，然而在這種高溫環(huán)境下，某些行業(yè)的工作人員卻避免不 了在室外作業(yè)，在這樣的高溫環(huán)境中作業(yè)極易造成中暑、熱輻病等后果，輕則出現(xiàn)頭暈、惡 心等身體不適的癥狀，重則會導(dǎo)致死亡，僅2013年夏季，在中國因高溫而死亡的人數(shù)大于5 人。因此，開發(fā)一種適用于服裝、坐墊等常見日用品中的相變蓄冷材料的問題亟待解決。
[0011] 中國專利CN 102732228 B公開了基于十二醇和石蠟的相變蓄冷材料，其使用十二 醇和石蠟作為相變材料的主體，雖然目前對十二醇安全性的研宄并不充分，但我們已知 十二醇是一種具有刺激性氣味的液體，長時(shí)間吸入會引起人的頭痛、惡心，并且十二醇是油 溶性物質(zhì)，如果包裝泄漏清洗將十分麻煩。因此，需要開發(fā)出一種安全無毒、質(zhì)軟、能保證使 用時(shí)舒適度的相變蓄冷材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為了克服上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在聚乙二醇中加入水或 與水互溶的有機(jī)溶劑中的一種或多種，制備得到一種導(dǎo)熱能力好且舒適度好的相變蓄冷復(fù) 合材料，從而完成本發(fā)明。
[0013] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于聚乙二醇的相變蓄冷復(fù)合材料，該相變蓄冷復(fù)合 材料包含以下重量份數(shù)的成分：
[0014] 聚乙二醇 8?10份，
[0015] 溶劑 0.3?5份。
[0016] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于聚乙二醇的相變蓄冷復(fù)合材料，該相變蓄冷復(fù)合 材料包含以下重量份數(shù)的成分：
[0017] 聚乙二醇 8?10份，
[0018] 溶劑 0.3?5份，
[0019] 成核劑 （λ 05?2份。
[0020] 其中，所述溶劑為水和與水互溶的有機(jī)溶劑中的一種或多種。
[0021] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種相變蓄冷復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下 步驟：
[0022] (1)將物料I或物料II加入到容器中，其中，物料I包括8?10份的聚乙二醇和 0. 3?5份的溶劑，物料II包括8?10份的聚乙二醇、0. 3?5份的溶劑和任選的0. 05? 2份的成核劑；
[0023] (2)將加入到容器中的物料I或物料II混合，得到基于聚乙二醇的相變蓄冷復(fù)合 材料。
[0024] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種相變蓄冷復(fù)合材料用于空調(diào)服裝領(lǐng)域或是涼墊 領(lǐng)域的用途。
[0025] 本發(fā)明提供的相變蓄冷復(fù)合材料具有較高的相變熱和較低的相變溫度，并且能夠 多次循環(huán)使用且其蓄冷能力保持良好。
【附圖說明】
[0026] 圖1示出實(shí)施例1中的經(jīng)過處理后所得的聚乙二醇的質(zhì)譜圖；
[0027] 圖2示出對比例1中未經(jīng)任何處理后的聚乙二醇的質(zhì)譜圖；
[0028] 圖3示出實(shí)施例2中所得相變蓄冷復(fù)合材料的DSC圖；
[0029] 圖4示出實(shí)施例3中所得相變蓄冷復(fù)合材料的DSC圖；
[0030] 圖5示出實(shí)施例4中所得相變蓄冷復(fù)合材料的DSC圖；
[0031] 圖6示出實(shí)施例5中所得相變蓄冷復(fù)合材料的DSC圖；
[0032] 圖7示出對比例1中所得相變蓄冷復(fù)合材料的DSC圖；
[0033] 圖8示出實(shí)施例2中所得相變蓄冷復(fù)合材料的紅外譜圖；
[0034] 圖9示出實(shí)施例3中所得相變蓄冷復(fù)合材料的紅外譜圖；
[0035] 圖10示出實(shí)施例4中所得相變蓄冷復(fù)合材料的紅外譜圖；
[0036] 圖11示出實(shí)施例5中所得相變蓄冷復(fù)合材料的紅外譜圖；
[0037] 圖12示出實(shí)施例2循環(huán)50次所得相變潛熱變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面通過對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說明而變得更 為清楚、明確。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種基于聚乙二醇的相變蓄冷復(fù)合材料，該相變蓄冷 復(fù)合材料包含以下重量份數(shù)的成分：
[0040] 聚乙二醇 8?10份，
[0041] 溶劑 0.3?5份。
[0042] 在上述相變蓄冷復(fù)合材料中，所述溶劑為水和與水互溶的有機(jī)溶劑中的一種或多 種。
[0043] 特別地，與水互溶的有機(jī)溶劑為醇類溶劑。
[0044] 作為上述醇類溶劑的實(shí)例，具體提及：甲醇、乙醇、1，4-丁二醇、異丙醇、乙二醇、 丙二醇、二甘醇和甘油。
[0045] 在上述相變蓄冷復(fù)合材料中，所述溶劑為下述溶劑中的一種或多種：水、甲醇、乙 醇、1，4- 丁二醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇、二甘醇和甘油。
[0046] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述溶劑為下述溶劑中的一種或多種：水、1，4-丁二醇、異 丙醇、乙二醇和甘油。
[0047] 進(jìn)一步的，所述溶劑為水、1，4_ 丁二醇、乙二醇和甘油中的一種或多種。
[0048] 更進(jìn)一步的，所述溶劑為水、乙二醇和甘油中的一種或多種。
[0049] 在上述相變蓄冷復(fù)合材料中，所述溶劑最優(yōu)選為水和甘油中的一種或多種。
[0050] 特別地，所述溶劑為水和甘油的混合物，其中，當(dāng)溶劑選為水和甘油的混合物時(shí)， 水和甘油的添加比例并沒有特別地限制，可根據(jù)實(shí)際需求，選擇水與甘油的添加比例。
[0051] 需要特別地提及的是，在上述水和甘油的混合物中，水：與甘油的重量比為使得 水：甘油=(1?10) :(1?4)，特別地，水與甘油的重量比為使得水：甘油=(1?5) :(1? 2) 〇
[0052] 在上述相變蓄冷復(fù)合材料中，所述聚乙二醇，又名α-氫-ω-羥基（氧-1，2-乙 二基）的聚合物，在常溫常壓下為白色固體或無色油狀液體，其相變點(diǎn)為17. 9?50°C，相變 熱為121?178J/g ;過冷現(xiàn)象小于大部分無機(jī)鹽，能夠穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)相變蓄冷作用；同時(shí)，其 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫常壓下不與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此不易腐蝕存儲容器；經(jīng)差示掃 描量熱法（DSC)檢測后，表明聚乙二醇自身便是一種理想的低溫相變蓄冷材料。
[0053] 在上述相變蓄冷復(fù)合材料中，所述聚乙二醇的分子量為400?2000,進(jìn)一步的，所 述聚乙二醇的分子量為500?1800,更進(jìn)一步的，所述聚乙二醇的分子量為600?1500。
[0054] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述聚乙二醇選用具有下述分子量的聚乙二醇中的一種或 多種：聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000、聚乙二醇1200和聚乙二醇1500。
[0055] 在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述聚乙二醇選用具有下述分子量的聚乙二醇中的 一種或多種：聚乙二醇800和聚乙二醇1000。
[0056] 在上述相變蓄冷復(fù)合材料中，由于水和甘油可以互溶，用水和甘油混合物添加到 聚乙二