本发明涉及加热材料技术领域，具体是一种水加热材料及其制备方法和应用以及节能水壶。
背景技术：
市场上的烧水壶大致可以分为两类：一类是用火烧水的。另一类是用电烧水的。由此可见，水壶作为人们常用到的家用用具。目前，对水的加热方法绝大多数采用电加热，加热工具为电水壶。以往电水壶一般采用具一定弹性变形能力的塑料制作电热水壶的壶体，其缺点在于加热后易变性、壶体寿命较短的缺点。水壶永久了在水壶的内壁会长出一层厚厚的水垢，向水壶中加水或进行加热时，水壶内壁上的水垢会脱落变成细小的颗粒。人们喝水的时候时，会将水垢一起喝下。水垢中含有多种对人体有害的元素，如汞、镉、铅、砷等元素，人们长期喝下有水垢的水，会影响身体健康。清除水垢的方法主要是在利用水垢清除剂，利用化学方法清除水垢。人们一般会在水垢达到能明显观察到的程度才使用水垢清除剂，但是，当水垢达到能看到的程度时，人们在使用水壶的过程中已经饮入很多含有水垢的水，不利于健康。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有较好的抗拉强度、不易变形、保温效果好、保温时间长、使用寿命长、节能的水加热材料及其制备方法和应用以及节能水壶，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：铝矾土18-26份、聚碳酸酯30-40份、蓖麻油3-8份、藻酸丙二醇酯5-12份、椰油酸二乙醇酰胺8-15份、柠檬酸1-5份。
作为本发明进一步的方案：所述水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：铝矾土20-24份、聚碳酸酯32-38份、蓖麻油4-7份、藻酸丙二醇酯7-10份、椰油酸二乙醇酰胺10-13份、柠檬酸2-4份。
作为本发明进一步的方案：所述水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：铝矾土22份、聚碳酸酯35份、蓖麻油5份、藻酸丙二醇酯8份、椰油酸二乙醇酰胺12份、柠檬酸3份。
本发明的另一目的是提供一种水加热材料的制备方法，由以下步骤组成：
1)将藻酸丙二醇酯与去离子水配制成质量含量为10-12％的藻酸丙二醇酯溶液；将柠檬酸与去离子水配制成质量含量为8-10％的柠檬酸溶液；
2)将聚碳酸酯粉碎、过150目筛，然后与椰油酸二乙醇酰胺混合搅拌45-50min，再加入柠檬酸溶液，升温至71-74℃，并在该温度下加热搅拌1.3-1.4h，制得混合物a；
3)将铝矾土与藻酸丙二醇酯溶液混合并升温至68-70℃搅拌0.9-1h，然后升温至88-90℃，再加入蓖麻油，并在88-90℃的温度下混合搅拌0.5-0.6h，制得混合物b；
4)将混合物a与混合物b混合，在78-80℃下超声处理1h，超声功率为1000w，再在145-148℃下热处理35-40min，挤出即得水加热材料。
本发明的又一目的是提供所述水加热材料在节能水壶中的应用。
本发明的又一目的是提供一种节能水壶，采用上述水加热材料制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中聚碳酸酯与椰油酸二乙醇酰胺混合，然后与柠檬酸发生聚合反应，再与铝矾土、藻酸丙二醇酯、蓖麻油反应的产物进行进一步反应，制得的水加热材料具有超疏水能力，能够实现自清洁，水在水加热材料表面可以自由滚动，并带走表面灰尘。此外，本发明还具有极好的防垢能力，还具有较好的抗拉强度、不易变形、保温效果好、保温时间长、使用寿命长、无毒害，节约能耗达12％以上。
燃烧性能级别：不燃性a级；试验表明：在喷灯下加热(1200℃)不燃，据检测，用硅酸镁材料涂抹在三块200×25×10毫米木炭上，或用5mm木板制成三个200×200×200毫米木箱上，要求涂抹完整，无裂纹，孔隙，干燥后置于50公斤木材中点火燃烧。木材烧尽后，内中木炭火木箱完好。锯开木炭和木箱，无着火和燃烧痕迹。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：铝矾土18份、聚碳酸酯30份、蓖麻油3份、藻酸丙二醇酯5份、椰油酸二乙醇酰胺8份、柠檬酸1份。
将藻酸丙二醇酯与去离子水配制成质量含量为10％的藻酸丙二醇酯溶液；将柠檬酸与去离子水配制成质量含量为8％的柠檬酸溶液。将聚碳酸酯粉碎、过150目筛，然后与椰油酸二乙醇酰胺混合搅拌45min，再加入柠檬酸溶液，升温至71℃，并在该温度下加热搅拌1.3h，制得混合物a。将铝矾土与藻酸丙二醇酯溶液混合并升温至68℃搅拌0.9h，然后升温至88℃，再加入蓖麻油，并在88℃的温度下混合搅拌0.5h，制得混合物b。将混合物a与混合物b混合，在78℃下超声处理1h，超声功率为1000w，再在145℃下热处理35min，挤出即得水加热材料。
实施例2
本发明实施例中，一种水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：铝矾土26份、聚碳酸酯40份、蓖麻油8份、藻酸丙二醇酯12份、椰油酸二乙醇酰胺15份、柠檬酸5份。
将藻酸丙二醇酯与去离子水配制成质量含量为12％的藻酸丙二醇酯溶液；将柠檬酸与去离子水配制成质量含量为10％的柠檬酸溶液。将聚碳酸酯粉碎、过150目筛，然后与椰油酸二乙醇酰胺混合搅拌50min，再加入柠檬酸溶液，升温至74℃，并在该温度下加热搅拌1.4h，制得混合物a。将铝矾土与藻酸丙二醇酯溶液混合并升温至70℃搅拌1h，然后升温至90℃，再加入蓖麻油，并在90℃的温度下混合搅拌0.6h，制得混合物b。将混合物a与混合物b混合，在80℃下超声处理1h，超声功率为1000w，再在148℃下热处理40min，挤出即得水加热材料。
实施例3
本发明实施例中，一种水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：铝矾土20份、聚碳酸酯32份、蓖麻油4份、藻酸丙二醇酯7份、椰油酸二乙醇酰胺10份、柠檬酸2份。
将藻酸丙二醇酯与去离子水配制成质量含量为11％的藻酸丙二醇酯溶液；将柠檬酸与去离子水配制成质量含量为9％的柠檬酸溶液。将聚碳酸酯粉碎、过150目筛，然后与椰油酸二乙醇酰胺混合搅拌48min，再加入柠檬酸溶液，升温至72℃，并在该温度下加热搅拌1.35h，制得混合物a。将铝矾土与藻酸丙二醇酯溶液混合并升温至69℃搅拌0.95h，然后升温至89℃，再加入蓖麻油，并在89℃的温度下混合搅拌0.55h，制得混合物b。将混合物a与混合物b混合，在79℃下超声处理1h，超声功率为1000w，再在146℃下热处理38min，挤出即得水加热材料。
实施例4
本发明实施例中，一种水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：铝矾土24份、聚碳酸酯38份、蓖麻油7份、藻酸丙二醇酯10份、椰油酸二乙醇酰胺13份、柠檬酸4份。
将藻酸丙二醇酯与去离子水配制成质量含量为11％的藻酸丙二醇酯溶液；将柠檬酸与去离子水配制成质量含量为9％的柠檬酸溶液。将聚碳酸酯粉碎、过150目筛，然后与椰油酸二乙醇酰胺混合搅拌48min，再加入柠檬酸溶液，升温至72℃，并在该温度下加热搅拌1.35h，制得混合物a。将铝矾土与藻酸丙二醇酯溶液混合并升温至69℃搅拌0.95h，然后升温至89℃，再加入蓖麻油，并在89℃的温度下混合搅拌0.55h，制得混合物b。将混合物a与混合物b混合，在79℃下超声处理1h，超声功率为1000w，再在146℃下热处理38min，挤出即得水加热材料。
实施例5
本发明实施例中，一种水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：铝矾土22份、聚碳酸酯35份、蓖麻油5份、藻酸丙二醇酯8份、椰油酸二乙醇酰胺12份、柠檬酸3份。
将藻酸丙二醇酯与去离子水配制成质量含量为11％的藻酸丙二醇酯溶液；将柠檬酸与去离子水配制成质量含量为9％的柠檬酸溶液。将聚碳酸酯粉碎、过150目筛，然后与椰油酸二乙醇酰胺混合搅拌48min，再加入柠檬酸溶液，升温至72℃，并在该温度下加热搅拌1.35h，制得混合物a。将铝矾土与藻酸丙二醇酯溶液混合并升温至69℃搅拌0.95h，然后升温至89℃，再加入蓖麻油，并在89℃的温度下混合搅拌0.55h，制得混合物b。将混合物a与混合物b混合，在79℃下超声处理1h，超声功率为1000w，再在146℃下热处理38min，挤出即得水加热材料。
将本发明实施例1-5制得的水加热材料用于制备节能水壶，然后对节能水壶中与水接触的加热层进行性能测试，结果如表1所示。
表1
由表1可知，本发明制得的水加热材料制成节能水壶后，用于加热水，具有防垢的效果，且防垢率较高，还具有超疏水性能，其中实施例3-5的水加热材料制成节能水壶性能较好，实施例5的水加热材料制成节能水壶性能最优。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。