抗菌防霉高分子蓄冷材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及蓄冷材料领域，更具体的，涉及一种抗菌、防霉性能良好的高分子蓄冷 材料及其制备方法，该材料适用于对抗菌性能和防霉性能要求均较高的降温服、降温帽等 夏季户外高温防护装备。
【背景技术】
[0002] 当今的降温服已成为高科技产品，其中蓄冷材料及其相关技术的发展和应用直接 影响着降温服的降温效果及其耐用性能。
[0003] 蓄冷材料自身的性能直接影响降温服的降温效果，因此，开发高效蓄冷、无毒环保 的蓄冷材料一直是研究者们普遍关注的热点，也是提高降温服降温效能的重要途径。
[0004] 高吸水树脂称为"干凝胶"，高吸水树脂能吸收大量的水，吸水后称为"水凝胶"。水 凝胶是以水为分散介质的高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状。高吸水树脂吸水 后，水分子在缓慢蒸发过程中需要吸收大量的热，能产生高效的制冷效果。
[0005]与普通蓄冷材料相比，高吸水树脂作为降温服的蓄冷材料具有以下优势：1)高吸 水树脂作为一种新型的蓄冷材料，采用水的液-气相变（30°c，相变潜热为2430J/g)制冷， 而国内外现有的相变冷却服采用的多为普通蓄冷材料，如水凝胶、硬凝胶、冰沙凝胶或高效 PCM材料，采用水的固-液相变方式（0°C，相变潜热在123J/g-333J/g之间）。由此可见，高 吸水树脂的蓄冷量是普通蓄冷材料的7-20倍。2)与普通蓄冷材料相比，高吸水树脂吸水 后呈粘稠的凝胶状，能有效抑制热对流，从而能有效延长保冷时间。3)高吸水树脂吸水后 能保持一定的形状，在衣服轻度破裂时不会流至人体而导致不适。4)高吸水树脂吸水后性 质柔软，能增加其贴合性和穿着舒适性。5)高吸水树脂制作工艺简单，原材料易得，绿色环 保，价格较低。
[0006] 高吸水树脂作为蓄冷材料虽然具有很多优势，但是，高吸水树脂吸水后，放置在密 闭的湿热环境中会产生细菌或霉变。霉菌、细菌在一定温度和湿度下大量繁殖，对高分子蓄 冷材料会造成严重危害，不但影响其外观，而且影响其降温效果和使用寿命。
[0007] 中国发明专利201010125849. 3公开了一种抗菌高吸水树脂的生产方法，该专利 以化学相转移的方法将水性纳米银抗菌剂制备成有机纳米银抗菌银溶胶，使抗菌剂与吸水 树脂基体具有良好的相容性，并直接以该溶胶与高吸水树脂混合干燥后，制得抗菌高吸水 树脂。
[0008] 然而，该生产方法制备的抗菌高吸水树脂适用于一次性卫生用品中；而除了在一 次性卫生用品中可以应用抗菌高吸水树脂，在降温服、降温帽等夏季户外高温防护装备方 面抗菌高吸水树脂也有着广泛的应用，由于降温服、降温帽等需要反复使用，因而，不仅需 要适合一次性用品中应用的高吸水树脂，同时还要研究作为反复使用的高分子蓄冷材料的 高吸水树脂的抗菌、防霉技术。
[0009] 针对上述现有技术中的问题，特提出本发明。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于提供一种抗菌防霉高分子蓄冷材料，该高分子蓄冷材料具有高 效持久的抗菌防霉特性；经抗菌防霉处理，蓄冷材料颜色变化小，仍能保持较高的透明度和 较高的吸水性能。
[0011] 本发明的另一个目的在于提供一种制备上述抗菌防霉高分子蓄冷材料的方法。
[0012] 为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0013] -种抗菌防霉高分子蓄冷材料，所述抗菌防霉高分子蓄冷材料包括如下重量份的 组分：
[0014]高吸水树脂 100份，
[0015]表面处理剂 0.1-0. 5份，
[0016] 抗菌防霉处理液5-10份。
[0017] 其中，所述抗菌防霉处理液均匀的包覆在高吸水树脂表面。
[0018] 添加表面处理剂目的是使高吸水树脂颗粒表面疏水，有效避免在加入抗菌防霉处 理液时，高吸水树脂颗粒快速吸水，使抗菌防霉处理液与树脂颗粒粘结成团，导致抗菌防霉 剂不能在高吸水树脂颗粒表面有效分散、粘结或包覆，最终影响高分子蓄冷材料的抗菌防 霉性能；表面处理剂用量小，影响处理完后树脂表面疏水性，会跟后续加入的抗菌防霉处理 液形成水团，影响抗菌防霉剂的分散；表面处理剂用量大，会增大树脂表面的疏水性，影响 树脂在使用过程中的吸水能力。因此，优选的表面处理剂质量份数为0.l-o. 5份。
[0019] 上述的抗菌防霉高分子蓄冷材料中，所述表面处理剂为偶联剂；所述偶联剂选自 硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或几种。
[0020] 所述硅烷系列偶联剂是化合*RnSiXWn)，式中n= 1-3 ;R是甲基、乙烯基、氨基、环 氧基、巯基或丙烯酰氧丙基官能团；X是烷氧基、芳氧基、酰基或氯基基团。
[0021] 所述铝酸酯系列选自二硬脂酰氧异丙基铝酸酯，铝酸三甲酯，铝酸三异丙酯， 铝酸三苄酯。根据本发明的另一种优选实施方式，所述钛酸酯系列是化合物R〇〇Wn) Ti(0X-lTY)n，式中η= 2或3 ;R0是可水解的短链烷氧基官能团；0X是羧基、烷氧基、磺酸 基或磷基基团。
[0022] 上述的抗菌防霉高分子蓄冷材料中，所述抗菌防霉处理液包括如下重量份的组 分：
[0023] 抗菌剂 3-5份， 防霉剂 5-7份， 粘合剂 10-30份， 稀释剂 70-90份。
[0024] 上述的抗菌防霉高分子蓄冷材料中，所述抗菌剂选自玻璃载银抗菌剂、沸石载银 抗菌剂、磷酸错载银抗菌剂、银锌抗菌剂或纳米银抗菌剂；银含量小于1. 5%的载银抗菌 剂，其抗菌性能会由于银含量的减少而减弱。因此优选银含量大于等于1. 5wt% ;所述纳米 银抗菌剂的纳米银粒径为10_30nm，纳米银粒径越小，越有利于抗菌剂在树脂颗粒表面的均 匀分散，越能有效提高吸水树脂的抗菌性能。
[0025] 上述的抗菌防霉高分子蓄冷材料中，所述防霉剂选自卤化物、杂环化合物和异噻 唑啉酮类化合物中的一种或几种；所述卤化物选自五氯苯酚钠、4-氯-2-苯基苯酚和5， 6_二氯苯并噁唑酮中的一种或几种；所述杂环化合物选自噻苯醚唑或苯并咪唑氨基甲酸 酯；所述异噻唑啉酮选自1、2_苯并异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮或2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮。
[0026] 上述的抗菌防霉高分子蓄冷材料中，所述防霉剂优选异噻唑啉酮类化合物。
[0027] 上述的抗菌防霉高分子蓄冷材料中，所述粘合剂为水性粘合剂，所述水性粘合剂 选自聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯酯、丙烯酸、聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂和有机硅树脂中的 一种或几种；所述稀释剂为蒸馏水或去离子水。
[0028] -种制备上述的抗菌防霉高分子蓄冷材料的方法，所述方法包括如下步骤：
[0029] 1)配制抗菌防霉处理液；
[0030] 2)高吸水树脂 100份，
[0031] 表面处理剂 0.1-0. 5份，
[0032] 抗菌防霉处理液5-10份，
[0033] 按上述重量配比称取各组分，将高吸水树脂颗粒放入高速混合机中，加入表面处 理剂，于常温，搅拌速度为1600-2000r/min的条件下，高速搅拌5-8min，对高吸水树脂表 面进行疏水处理；高速混合机的转速低，时间短则达不到处理效果；而转速太高，处理时 间过长，会使树脂发热发粘；因此优选的高速混合机转速为1600-2000r/min，搅拌时间为 5-8min〇
[0034] 将经疏水处理后的高吸水树脂颗粒放在高速混合机中，在常温及搅拌速度为 30-60r/min的条件下，将抗菌防霉处理液由高速混合机的液体加料口缓慢滴加，待抗菌防 霉处理液添加完毕后，将转速提高到120-260r/min，搅拌时间15-20min;然后将处理好的 高吸水树脂颗粒在60-80°C烘箱中干燥8-12h，制得抗菌防霉高分子蓄冷材料。
[0035] 在添加抗菌防霉处理液时，高速混合机转速过低，将不利于抗菌防霉处理液的分 散；高速混合机转速过高，不利于抗菌防霉处理液的加入，因此优选在转速为30-60r/min 的条件下加入抗菌防霉处理液；抗菌防霉处理液添加完毕后，提高转速，使抗菌防霉处理液 能够均匀的包覆到树脂表面；优选转速为120-260r/min进行抗菌防霉处理；抗菌防霉处理 液滴加速度过快，形成的液滴体积较大，不利于其在高分子树脂颗粒表面均匀分散，滴加速 度过慢，不利于生产效率的提高。因此优选l〇_15ml/min的滴加速度加抗菌防霉处理液。处 理完的高吸水树脂颗粒放入烘箱中进行干燥，去除水分；温度太高会使粘合剂发粘，导致颗 粒之间相互粘结；而温度过低不利于水分快速有效地去除。因此优选60-80°C。
[0036] 添加表面处理剂目的是使高吸水树脂颗粒表面疏水，有效避免在加入抗菌防霉处