一种基于聚乙二醇的相变蓄冷复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合材料，具体地，涉及一种相变蓄冷复合材料，更特别地，涉及一种 基于聚乙二醇的相变蓄冷复合材料。
【背景技术】
[0002] 材料储存热能通常有两种方式：显热和潜热（潜热即相变热）。显热储存是利用 材料的比热容和材料的温度变化来进行的；潜热储存是利用物质在物态转变过程中伴随着 能量吸收和释放而进行的，其中潜热储存通常比显热储存具有高得多的储能密度，因此利 用材料的潜热进行储能蓄冷具有更为广阔的前景。
[0003] 如非专利文献《相变材料与相变储能技术》中所述，目前相变储能材料已经成为材 料科学研宄的热门，实验室中研制出的新材料层出不穷，但是实现产业化规模生产的却为 数不多，这些新材料普遍存在着原料成本高、制备工艺复杂、使用不便、产品寿命短等缺陷。
[0004] 目前市场上销售的相变蓄冷材料主要包括以下几类：
[0005] (1)无机结晶水合盐类化合物，如：硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐及它们的组合物等，其 中以Na 2SO4 · IOH2O最为常用，利用其脱附结晶水以及结晶-溶解的变化达到蓄冷目的。
[0006] 无机结晶水合盐类化合物虽然成本低、导热性能好、储能密度大，但是其在蓄冷过 程中容易出现过冷、相分离、板结等现象，在实际应用过程中往往需要添加防过冷剂及防相 分离剂来减少上述现象的发生，因此增加了无机结晶水合盐类化合物在使用中的成本；此 夕卜，由于这些无机结晶水合盐类化合物随着温度升高会丢失结晶水，从而导致材料表现为 个体差异明显、蓄冷作用重复性差，多次使用后出现不可逆转的性能降低等不良后果。
[0007] 另外，这些无机材料的密度通常都比较大，从而导致相同体积的条件下无机材料 会重很多，因此其在大规模使用时存在困难。除此而外，无机材料的相变温度都较高，甚至 高达几百度，与人体感觉最佳温度相去甚远，因此，在服装方面的应用存在很大的阻碍。
[0008] (2)有机相变蓄冷材料：常用的有机相变蓄冷材料包括高级脂肪烃、芳香烃、多元 醇、羧酸和脂肪酸等，其中，以石蜡、癸酸、月桂酸、棕榈酸等材料应用最为广泛。
[0009] 多元醇主要用于中高温储能领域，例如新戊二醇相变温度为44. 1°C，相变热为 116. 5J/g ;2_氨基-2-甲基1，3丙二醇相变热为57. 0°C，相变热114. lj/g ;三羟甲基乙烷 相变温度为81. 8°C，相变热为172. 6J/g。
[0010] 随着温室气体排放的不断增加，全球气温逐年升高，尤其是城市中存在着热岛现 象，夏季最高气温可高达40°c以上，然而在这种高温环境下，某些行业的工作人员却避免不 了在室外作业，在这样的高温环境中作业极易造成中暑、热辐病等后果，轻则出现头晕、恶 心等身体不适的症状，重则会导致死亡，仅2013年夏季，在中国因高温而死亡的人数大于5 人。因此，开发一种适用于服装、坐垫等常见日用品中的相变蓄冷材料的问题亟待解决。
[0011] 中国专利CN 102732228 B公开了基于十二醇和石蜡的相变蓄冷材料，其使用十二 醇和石蜡作为相变材料的主体，虽然目前对十二醇安全性的研宄并不充分，但我们已知 十二醇是一种具有刺激性气味的液体，长时间吸入会引起人的头痛、恶心，并且十二醇是油 溶性物质，如果包装泄漏清洗将十分麻烦。因此，需要开发出一种安全无毒、质软、能保证使 用时舒适度的相变蓄冷材料。
【发明内容】
[0012] 为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研宄，结果发现，在聚乙二醇中加入水或 与水互溶的有机溶剂中的一种或多种，制备得到一种导热能力好且舒适度好的相变蓄冷复 合材料，从而完成本发明。
[0013] 本发明的目的在于提供一种基于聚乙二醇的相变蓄冷复合材料，该相变蓄冷复合 材料包含以下重量份数的成分：
[0014] 聚乙二醇 8?10份，
[0015] 溶剂 0.3?5份。
[0016] 本发明的目的在于提供一种基于聚乙二醇的相变蓄冷复合材料，该相变蓄冷复合 材料包含以下重量份数的成分：
[0017] 聚乙二醇 8?10份，
[0018] 溶剂 0.3?5份，
[0019] 成核剂 （λ 05?2份。
[0020] 其中，所述溶剂为水和与水互溶的有机溶剂中的一种或多种。
[0021] 本发明的另一目的在于提供一种相变蓄冷复合材料的制备方法，该方法包括以下 步骤：
[0022] (1)将物料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份的溶剂，物料II包括8?10份的聚乙二醇、0. 3?5份的溶剂和任选的0. 05? 2份的成核剂；
[0023] (2)将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变蓄冷复合 材料。
[0024] 本发明的又一目的在于提供一种相变蓄冷复合材料用于空调服装领域或是凉垫 领域的用途。
[0025] 本发明提供的相变蓄冷复合材料具有较高的相变热和较低的相变温度，并且能够 多次循环使用且其蓄冷能力保持良好。
【附图说明】
[0026] 图1示出实施例1中的经过处理后所得的聚乙二醇的质谱图；
[0027] 图2示出对比例1中未经任何处理后的聚乙二醇的质谱图；
[0028] 图3示出实施例2中所得相变蓄冷复合材料的DSC图；
[0029] 图4示出实施例3中所得相变蓄冷复合材料的DSC图；
[0030] 图5示出实施例4中所得相变蓄冷复合材料的DSC图；
[0031] 图6示出实施例5中所得相变蓄冷复合材料的DSC图；
[0032] 图7示出对比例1中所得相变蓄冷复合材料的DSC图；
[0033] 图8示出实施例2中所得相变蓄冷复合材料的红外谱图；
[0034] 图9示出实施例3中所得相变蓄冷复合材料的红外谱图；
[0035] 图10示出实施例4中所得相变蓄冷复合材料的红外谱图；
[0036] 图11示出实施例5中所得相变蓄冷复合材料的红外谱图；
[0037] 图12示出实施例2循环50次所得相变潜热变化图。
【具体实施方式】
[0038] 下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更 为清楚、明确。
[0039] 根据本发明的一方面，提供一种基于聚乙二醇的相变蓄冷复合材料，该相变蓄冷 复合材料包含以下重量份数的成分：
[0040] 聚乙二醇 8?10份，
[0041] 溶剂 0.3?5份。
[0042] 在上述相变蓄冷复合材料中，所述溶剂为水和与水互溶的有机溶剂中的一种或多 种。
[0043] 特别地，与水互溶的有机溶剂为醇类溶剂。
[0044] 作为上述醇类溶剂的实例，具体提及：甲醇、乙醇、1，4-丁二醇、异丙醇、乙二醇、 丙二醇、二甘醇和甘油。
[0045] 在上述相变蓄冷复合材料中，所述溶剂为下述溶剂中的一种或多种：水、甲醇、乙 醇、1，4- 丁二醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、二甘醇和甘油。
[0046] 在优选的实施方式中，所述溶剂为下述溶剂中的一种或多种：水、1，4-丁二醇、异 丙醇、乙二醇和甘油。
[0047] 进一步的，所述溶剂为水、1，4_ 丁二醇、乙二醇和甘油中的一种或多种。
[0048] 更进一步的，所述溶剂为水、乙二醇和甘油中的一种或多种。
[0049] 在上述相变蓄冷复合材料中，所述溶剂最优选为水和甘油中的一种或多种。
[0050] 特别地，所述溶剂为水和甘油的混合物，其中，当溶剂选为水和甘油的混合物时， 水和甘油的添加比例并没有特别地限制，可根据实际需求，选择水与甘油的添加比例。
[0051] 需要特别地提及的是，在上述水和甘油的混合物中，水：与甘油的重量比为使得 水：甘油=(1?10) :(1?4)，特别地，水与甘油的重量比为使得水：甘油=(1?5) :(1? 2) 〇
[0052] 在上述相变蓄冷复合材料中，所述聚乙二醇，又名α-氢-ω-羟基（氧-1，2-乙 二基）的聚合物，在常温常压下为白色固体或无色油状液体，其相变点为17. 9?50°C，相变 热为121?178J/g ;过冷现象小于大部分无机盐，能够稳定的实现相变蓄冷作用；同时，其 化学性质稳定，常温常压下不与其它物质发生化学反应，因此不易腐蚀存储容器；经差示扫 描量热法（DSC)检测后，表明聚乙二醇自身便是一种理想的低温相变蓄冷材料。
[0053] 在上述相变蓄冷复合材料中，所述聚乙二醇的分子量为400?2000,进一步的，所 述聚乙二醇的分子量为500?1800,更进一步的，所述聚乙二醇的分子量为600?1500。
[0054] 在优选的实施方式中，所述聚乙二醇选用具有下述分子量的聚乙二醇中的一种或 多种：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] 在进一步优选的实施方式中，所述聚乙二醇选用具有下述分子量的聚乙二醇中的 一种或多种：聚乙二醇800和聚乙二醇1000。
[0056] 在上述相变蓄冷复合材料中，由于水和甘油可以互溶，用水和甘油混合物添加到 聚乙二