专利名称：复合相变材料的制备方法及添加相变材料的皮革制备方法
技术领域：
本发明涉及一种相变材料的制备方法，特别是一种复合相变材料的制备方法及添 加复合相变材料的皮革的制备方法。
背景技术：
皮革产品是一种由天然蛋白质纤维组成的生态产品，具有独特优良的物理性能。 尤其是皮革做成的服装，不仅具有轻柔、美观、大方等优点，还具有良好的透气性、透水气性 等性能，因此皮衣一直深受广大消费者的青睐。在绝大多数地区的冬季，仅靠一件皮衣不足以御寒，即皮革本身的保暖性远远不 够，如果在里面再穿上几层衣服，就不可避免地影响了衣着的美观，打破了以穿皮衣来提高 自身形象的目的；在气温比较的高的季节，皮革虽然较其它的服装片才具有很好的透水汽 性能，但是穿着皮鞋依然感到闷热。因此，如何改善皮革对温度的适应性能就成了一个非常 实用的问题。目前大多数实用化且研究较为成熟的相变储能材料为固-液相变储能材料，如无 机结晶水合盐及熔融盐、石蜡、脂肪酸、聚乙二醇等，但由于固-液相变材料在相变过程中 会出现液体状态，必须用容器包装，这样不但增加成本，而且不能应用于许多无法携带的场 合，使其应用范围受到一定的限制。鉴于以上问题，实有必要提供一种可以解决上述技术问题的复合相变材料的制备 方法及添加复合相变材料的皮革的制备方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成本较低的复合相变材料的制备方法及 添加复合相变材料的皮革的制备方法。为实现上述目的，本发明提供了一种复合相变材料的制备方法，首先，将聚乙二醇 于溶剂中加热溶解；待聚乙二醇完全溶解后，向其中加入正硅酸乙酯，并在40°C加热搅拌， 所述聚乙二醇与正硅酸乙酯的质量比为(0.2 1) 1 ；搅拌均勻后，加入去离子水，然后， 调节PH值到1.0，所述去离子水与正硅酸乙酯的质量比为(2 4) 1;调节PH值为1.0 后再搅拌0. 5小时；搅拌0. 5小时后，在40 50°C的水浴中陈化，直至溶液中出现三维网 络凝胶；将生成的三维网络凝胶取出干燥，捣碎，研磨成粉体。作为本发明的一种优选方案，所述溶剂选自乙醇或异丙醇或正丁醇；作为本发明 的另一种优选方案，所述聚乙二醇的分子量为800 1000 ；作为本发明的另一种优选方案， 采用盐酸或溴化氢或碘化氢或硝酸或硫酸或氨水或甲酰胺调节PH值；作为本发明的另一 种优选方案，加入正硅酸乙酯后，采用磁力搅拌器加热搅拌；作为本发明的另一种优选方 案，三维网络凝胶的干燥条件为60°C干燥8小时；为实现上述目的，本发明还提供了一种添 加有本发明复合相变材料的皮革的制备方法，步骤如下首先，称取皮样并加入相对皮样质 量4%的复合相变材料，再加入质量相对相变材料3 5倍的水和相对相变材料重量50%的聚氨酯或丙烯酸树脂，配成悬浮液；接着，将得到的悬浮液用超声波分散30分钟，将上述 分散后的悬浮液刷在胚革肉面上，用电熨斗熨平，自然干燥，最后，在60°C烘干2小时。作为本发明的另一种优选方案，配置悬浮液时，再加入质量浓度为10%的渗透剂； 作为本发明的另一种优选方案，所述渗透剂的加入量为相对相变材料10% ；作为本发明的 另一种优选方案，所述渗透剂为349PT;作为本发明的另一种优选方案，自然干燥后，用喷 枪喷一层质量浓度为10%的聚氨酯PU9703溶液，之后，再放入烘箱中。本发明复合相变材料的制备方法及添加复合相变材料的皮革的制备方法至少具 有以下优点由于在本发明复合相变材料的制备过程中，添加有正硅酸乙酯，因此，当调节 PH值为酸性环境时，正硅酸乙酯会分解出二氧化硅，而二氧化硅具有大比表面积的微孔结 构，故，当聚乙二醇发生相变，即由固态转变为液态时，二氧化硅利用毛细作用将液态的聚 乙二醇吸入到微孔内，如此，液态的聚乙二醇很难从微孔内溢出，因此，该复合相变材料不 需要容器盛装，降低了成本，且增加了传热面积和传热效率，故，当其添加至皮革中后，皮革 具有较佳的调节温度的作用。
图1和图2分别是本发明复合相变材料放大400倍和1000倍的晶相图；图3和图 4分别是本发明复合相变材料的升温和降温DSC图；图5是本发明复合相变材料的TG图。
具体实施例方式实施例一 1.复合相变材料的制备首先，将分子量为800的聚乙二醇加热溶解于 乙醇中；待聚乙二醇完全溶解后，向其中加入正硅酸乙酯，并用加热磁力搅拌器在40°C搅 拌，所述聚乙二醇与正硅酸乙酯的质量比为0.2 1 ；搅拌均勻后，加入去离子水，所述去离 子水与正硅酸乙酯的质量比为2 1，然后，加入盐酸调节PH值为1.0;接着再搅拌0.5小 时，之后，在40°C的水浴中陈化12个小时，直至溶液中出现生成三维网络凝胶；将生成的三 维网络凝胶在60°C干燥8小时，最后，捣碎，研磨成粉体。经检测，本发明复合相变材料的相变点为33. 8°C，在人体舒适温度范围内，焓变达 到49. 96J/g，储能密度为58. 1 %。所述储能密度为聚乙二醇的质量占整个相变材料的质量(下同)。2.添加相变材料的皮革的制备称取皮样并加入相对皮样质量4%的上述复合相 变材料，再加入质量为相变材料4倍的水和相对相变材料重量50 %的聚氨酯PU9703配制悬 浮液，接着，用超声波分散30分钟，然后用刷子将悬浮液刷在胚革肉面上，用电熨斗将皮样 熨平，自然干燥后，放入烘箱中，在60°C的温度下烘2h，即得添加有上述复合相变材料的皮 革。经检测，本发明皮革的传热系数为45. 50ff/m2 °C，克罗值为0. 63，保温率为 15. 29% ；当环境温度过高时，本发明添加复合相变材料的皮革比添加传统复合相变材料的 皮革低3°C，持续时间达30分钟；降温时，环境温度过低，相变皮革能比添加传统的复合相 变材料的皮革高2. 9°C，持续时间达31分钟。实施例二 1.复合相变材料的制备首先，将分子量为900的聚乙二醇加热溶解于 异丙醇中；待异丙醇完全溶解后，向其中加入正硅酸乙酯，并用加热磁力搅拌器在45°C搅拌，所述聚乙二醇与正硅酸乙酯的质量比为0.35 1 ；搅拌均勻后，加入去离子水，所述去 离子水与正硅酸乙酯的质量比为2. 4 1，然后，加入溴化氢调节PH值为1.0;接着再搅拌 0. 5小时，之后，在40 50°C的水浴中陈化12个小时，直至溶液中出现三维网络凝胶；将生 成的三维网络凝胶在60°C干燥8小时，最后，捣碎，研磨成粉体。经检测，本发明复合相变材料的相变点为32. 3°C，在人体舒适温度范围内，焓变达 到52. 46J/g，储能密度为63. 1%.2.添加相变材料的皮革的制备称取皮样并加入相对皮样质量4%的上述复合相 变材料，再加入质量为相变材料3倍的水、相对相变材料重量50 %的丙烯酸树脂155AC，和 相对相变材料重量10%的渗透剂349PT配制悬浮液，接着，用超声波分散30分钟，然后用刷 子将悬浮液刷在胚革肉面，用电熨斗将皮样熨平，自然干燥后，放入烘箱中，在60°C的温度 下烘2h，即得添加有上述复合相变材料的皮革。经检测，本发明皮革的传热系数为45. 25ff/m2 °C，克罗值为0. 66，保温率为
16.49% ；当环境温度过高时，本发明添加复合相变材料的皮革比添加传统的复合相变材料 的皮革低2. 8°C，持续时间达32分钟；在降温时，环境温度过低，相变皮革能比添加传统的 复合相变材料的皮革高2. 6°C，持续时间达28分钟。实施例三1.复合相变材料的制备首先，将分子量为1000的聚乙二醇加热溶解 于正丁醇中；待正丁醇完全溶解后，向其中加入正硅酸乙酯，并用加热磁力搅拌器在50°C 搅拌，所述正丁醇与正硅酸乙酯的质量比为0.5 1 ；搅拌均勻后，加入去离子水，所述去离 子水与正硅酸乙酯的质量比为2. 8 1，然后，加入硝酸调节PH值为1.0;接着再搅拌0.5 小时，之后，在40 50°C的水浴中陈化12个小时，直至溶液中出现三维网络凝胶；将生成 的三维网络凝胶在60°C干燥8小时，最后，捣碎，研磨成粉体。经检测，本发明复合相变材料的相变点为32. 6°C，在人体舒适温度范围内，焓变达 到53. 26J/g，储能密度为64. 55%。2.添加相变材料的皮革的制备称取皮样并加入相对皮样质量4%的上述复合相 变材料，再加入质量为相变材料5倍的水、相对相变材料重量50 %的丙烯酸树脂155AC，和 相对相变材料重量10%的渗透剂349PT配制悬浮液，接着，用超声波分散30分钟，然后用刷 子将悬浮液刷与对应的胚革肉面，用电熨斗将皮样熨平，自然干燥后，再用喷枪喷一层质量 浓度为10%的聚氨酯PU9703溶液，放入烘箱中，在60°C的温度下烘2h，即得添加有上述复 合相变材料的皮革。经检测，本发明皮革的传热系数为40. 33ff/m2 °C，克罗值为0. 69，保温率为
17.21% ；当环境温度过高时，本发明添加复合相变材料的皮革比添加传统的复合相变材料 的皮革低3. 2°C，持续时间达35分钟左右；在降温时，环境温度过低，相变皮革能比添加传 统的复合相变材料的皮革高3°C，持续时间达30分钟。实施例四1.复合相变材料的制备首先，将分子量为800的聚乙二醇加热溶解于 乙醇中；待乙醇完全溶解后，向其中加入正硅酸乙酯，并用加热磁力搅拌器在48°C搅拌，所 述正丁醇与正硅酸乙酯的质量比为0.75 1 ；搅拌均勻后，加入去离子水，所述去离子水与 正硅酸乙酯的质量比为3.2 1，然后，加入硝酸调节PH值为1.0;接着再搅拌0.5小时，之 后，在40 50°C的水浴中陈化12个小时，直至溶液中出现三维网络凝胶；将生成的三维网 络凝胶在60°C干燥8小时，最后，捣碎，研磨成粉体。
经检测，本发明复合相变材料的相变点为31. 5°C，在人体舒适温度范围内，焓变达到50. 76J/g，储能密度为61. 8%。2.添加相变材料的皮革的制备称取皮样并加入相对皮样质量4%的上述复合相 变材料，再加入质量为相变材料3. 5倍的水、相对相变材料重量50%的聚氨酯PU9703配制 悬浮液，接着，用超声波分散30分钟，然后用刷子将悬浮液刷与对应的胚革肉面，用电熨斗 将皮样熨平，自然干燥后，放入烘箱中，在60°C的温度下烘2h，即得添加有上述复合相变材 料的皮革。经检测，本发明皮革的传热系数为46. 20ff/m2 °C，克罗值为0. 65，保温率为 16. 11% ；当环境温度过高时，本发明添加复合相变材料的皮革比添加传统的复合相变材料 的皮革低2. 8°C，持续时间达26分钟；在降温时，环境温度过低，相变皮革能比添加传统的 复合相变材料的皮革高2. 4°C，持续时间达30分钟。实施例五1.复合相变材料的制备首先，将分子量为900的聚乙二醇加热溶解于 正丁醇中；待正丁醇完全溶解后，向其中加入正硅酸乙酯，并用加热磁力搅拌器在50°C搅 拌，所述正丁醇与正硅酸乙酯的质量比为0.9 1 ；搅拌均勻后，加入去离子水，所述去离子 水与正硅酸乙酯的质量比为3. 6 1，然后，加入硝酸调节PH值为1.0;接着再搅拌0.5小 时，之后，在40 50°C的水浴中陈化12个小时，直至溶液中出现三维网络凝胶；将生成的 三维网络凝胶在60°C干燥8小时，最后，捣碎，研磨成粉体。经检测，本发明复合相变材料的相变点为32. 6°C，在人体舒适温度范围内，焓变达 到49. 66J/g，储能密度为58. 96%。2.添加相变材料的皮革的制备称取皮样并加入相对皮样质量4%的上述复合相 变材料，再加入质量为相变材料3倍的水、相对相变材料重量50 %的丙烯酸树脂155AC，和 相对相变材料重量10%的渗透剂349PT配制悬浮液，接着，用超声波分散30分钟，然后用刷 子将悬浮液刷与对应的胚革肉面，用电熨斗将皮样熨平，自然干燥后，再用喷枪喷一层质量 浓度为10%的聚氨酯PU9703溶液，熨平后，放入烘箱中，在60°C的温度下烘2h，即得添加有 上述复合相变材料的皮革。经检测，本发明皮革的传热系数为43. 60ff/m2 °C，克罗值为0. 65，保温率为 16. 29% ；当环境温度过高时，本发明添加复合相变材料的皮革比添加传统的复合相变材料 的皮革低3°C，持续时间达33分钟左右；在降温时，环境温度过低，相变皮革能比添加传统 的复合相变材料的皮革高2. 6°C，持续时间达25分钟。实施例六1.复合相变材料的制备首先，将分子量为1000的聚乙二醇加热溶解 于异丙醇中；待异丙醇完全溶解后，向其中加入正硅酸乙酯，并用加热磁力搅拌器在50°C 搅拌，所述异丙醇与正硅酸乙酯的质量比为1 1 ；搅拌均勻后，加入去离子水，所述去离子 水与正硅酸乙酯的质量比为4 1，然后，加入硫酸调节PH值为1.0;接着再搅拌0.5小时， 之后，在40 50°C的水浴中陈化12个小时，直至溶液中出现三维网络凝胶；将生成的三维 网络凝胶在60°C干燥8小时，最后，捣碎，研磨成粉体。经检测，本发明复合相变材料的相变点为32°C，在人体舒适温度范围内，焓变达到 54. 96J/g，储能密度为72.2%。2.添加相变材料的皮革的制备称取皮样并加入相对皮样质量4%的上述复合相 变材料，再加入质量为相变材料5倍的水、相对相变材料重量50 %的丙烯酸树脂155AC，和相对相变材料重量10%的渗透剂349PT配制悬浮液，接着，用超声波分散30分钟，然后用刷 子将悬浮液刷与对应的胚革肉面，用电熨斗将皮样熨平，自然干燥后，放入烘箱中，在60°C 的温度下烘2h，即得添加有上述复合相变材料的皮革。经检测，本发明皮革的传热系数为39. 95ff/m2 · °C，克罗值为0. 71，保温率为 18. 19% ；当环境温度过高时，本发明添加复合相变材料的皮革比添加传统的复合相变材料 的皮革低3. 5°C，持续时间达36分钟；在降温时，环境温度过低，相变皮革能比添加传统的 复合相变材料的皮革高3°C，作用时间达30分钟。另外，请参阅图1，特别是图2所示，从中可以得知，本发明复合相变材料具有微孔 结构，故，当聚乙二醇转变为液态时，可以利用毛细作用力吸附液态的聚乙二醇，从而使得 固_液转变从形式上变为固_固转变。接下来，请参阅图3所示，即本发明复合相变材料的升温DSC图，从中得知，其 峰值数据分别为面积51.96J/g，峰值44.4°C，起始点33.8°C，终止点52.5°C，宽度 13. 30C (37. 000% )，高度0. 7705mff/mg ；请参阅图4所示，即本发明复合相变材料的降温 DSC图，从中得知，其峰值数据分别为面积-44. 29J/g，峰值15. 8°C，起始点9. 7°C，终止 点24.5°C，宽度10. 80C (37. 000% )，高度0. 8463mff/mgo以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通 技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明 的权利要求所涵盖。
权利要求
复合相变材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤1)将聚乙二醇在溶剂中加热溶解，溶剂的量以溶解聚乙二醇计；2)待聚乙二醇完全溶解后，向其中加入正硅酸乙酯，在40～50℃加热搅拌，所述聚乙二醇与正硅酸乙酯的质量比为(0.2～1)∶1；3)搅拌均匀后，加入去离子水，然后，调节PH值到1.0，所述去离子水与步骤2)中的正硅酸乙酯的质量比为(2～4)∶1；4)调节PH值为1.0后再搅拌0.5小时；5)搅拌0.5小时后，在40～50℃的水浴中陈化，直至溶液中出现三维网络凝胶；6)将生成的三维网络凝胶取出干燥，捣碎，研磨成粉体。
2.如权利要求1所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述溶 剂选自乙醇或异丙醇或正丁醇。
3.如权利要求1或2所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于所述聚乙二醇的 分子量为800 1000。
4.如权利要求1或2所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于在步骤3)中，用 盐酸或溴化氢或碘化氢或硝酸或硫酸或氨水或甲酰胺调节PH值。
5.如权利要求1所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于在步骤2)中，采用磁 力搅拌器加热搅拌。
6.如权利要求1所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于在步骤6)中，干燥条 件为60°C干燥8小时。
7.添加权利要求1的复合相变材料的皮革的制备方法，步骤如下1)称取皮样并加入相对皮样质量4%的复合相变材料，再加入质量相对相变材料3 5倍的水和相对相变材料重量50%的聚氨酯或丙烯酸树脂，配成悬浮液；2)用将步骤1)得到的悬浮液用超声波分散30分钟，接着，将上述分散后的悬浮液刷在 胚革肉面上，用电熨斗熨平，自然干燥，最后，在60°C烘干2小时。
8.如权利要求7所述的皮革的制备方法，其特征在于在步骤1)配置悬浮液时，加入 质量浓度为10%的渗透剂。
9.如权利要求7所述的皮革的制备方法，其特征在于所述渗透剂的加入量为相对相 变材料10%。
10.如权利要求7或8所述的皮革的制备方法，其特征在于在步骤2)中，自然干燥后， 用喷枪喷一层质量浓度为10 %的聚氨酯PU9703溶液，之后，再放入烘箱中。
全文摘要
本发明提供了一种复合相变材料的制备方法及添加该复合相变材料的皮革的制备方法，在复合相变材料的制备中添加有正硅酸乙酯，且调节pH值为酸性，如此，正硅酸乙酯分解出具有微孔结构的二氧化硅，因此，本发明复合相变材料可以利用二氧化硅作为支撑材料，通过毛细作用力将液态的聚乙二醇吸入到微孔结构内，故，当聚乙二醇在转换为液态时，其很难从微孔内溢出，故而，不需要容器盛装，降低了成本。当将本发明复合相变材料添加到皮革中后，具有良好的调节温度作用。
文档编号C14C11/00GK101824308SQ20101017535
公开日2010年9月8日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者俞从正, 甘芬, 胡强, 郭敏, 马兴元 申请人:陕西科技大学