本发明涉及保温壶
技术领域：
，尤其涉及一种轻量化保温壶及其制备方法。
背景技术：
：常规的保温壶通常采用不锈钢制成，在壶壁的外表面包裹着保温层，保温层外侧装有保护层，这样可以减少壶壁的散热，减少能量损失达到节能保温的效果，也有真空保温壶，一般包含三层结构，即内胆、真空层、外胆，但是由于保温壶是金属制成，常规保温壶的多层保温措施会使得保温壶重量较重，即使是仅仅只有外胆和内胆的真空保温壶，由于现有真空保温壶的内胆一般厚度较厚，从而导致其重量较重，并导致最终得到的保温壶的重量较重，有损使用者的产品使用体验，不方便携带和使用，因此目前需要一种轻量化的保温壶。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的是提供一种轻量化保温壶及其制备方法，制备得到的保温壶质量更轻，更方便携带、使用，且能够更长时间的保持壶内的水温在适宜人体入口的温度。本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：一种轻量化保温壶，所述保温壶包括外壳和内胆，所述内胆采用旋薄技术加工成形，且所述内胆的外表面还固定包裹有调温层，所述调温层是以改性碳纤维编织形成网状结构作为载体，再在载体上负载调温微胶囊而成。本发明的轻量化保温壶，在制备的过程中，内胆采用旋薄技术加工成形，和常规的保温壶相比，内胆更薄，因此重量更轻，即使内胆外包覆了调温层，但是由于调温层由碳纤维作为载体，碳纤维具有质量轻的特点，且调温层为网状结构，因此和现有的保温壶相比，质量更轻，更方便携带、使用。另外，本发明在内胆外表面设置的调温层，将改性碳纤维作为载体和调温微胶囊相结合使用，碳纤维具有良好的导热性能，以碳纤维作为载体，能够在一定程度上保证热量的及时传递，再通过调温微胶囊对热量进行存储或释放，能够缩短保温杯内的热水降到适宜人体入口温度的时间，并延长该温度的保持时间，且本发明调温层结构的设置和现有的直接在保温壶内胆和外壳之间填充相变材料相比，本发明的调温层在使用的过程中，结构始终保持不变，不会出现因为相变材料受热变为液体而发生流动，在冷却凝固后出现分布不均的情况，同时由于相变材料和保温杯内胆隔开，在相变材料液化时不会和保温杯内胆接触，不会出现随着使用进行相变材料浸入保温杯内胆、甚至泄露的情况，因此使用更安全、更健康。进一步，所述改性碳纤维是将碳纤维经预处理后，再接枝烯基琥珀酸酐改性而成。进一步，所述调温微胶囊以二氧化硅为囊皮，十八醇/硬脂酸丁酯复合物作为囊芯。二氧化硅导热性更好，能够更好的发挥调温的作用，及时传导热量，同时二氧化硅和高分子材料相比，耐热、耐老化性能更好。进一步，所述十八醇/硬脂酸丁酯复合物中十八醇和硬脂酸丁酯的质量比为4:1。此外，本发明还公开了上述的一种轻量化保温壶的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：s1.通过液压涨形技术制备得到外壳；s2.取内胆原料管材，利用仪表车进行平管处理；s3.将s2步骤制备得到产品放入清水中清洗干净后置于水涨机中，调节压力12-14mpa，水涨完成；s4.通过空缩机对水涨完成后的内胆原料管的上部进行缩口处理；s5.通过旋薄机对缩口处理后的内胆原料管材进行旋压变薄处理；s6.用车床将旋压变薄处理后的内胆原料管材凸出角处进行滚上角处理；s7.切除上部缩口处多余部分，并用螺纹机滚压出螺纹，得到内胆；s8.将制备得到的内胆外表面进行抛光，然后包覆上调温层，再进行电晕处理10-15min后，涂覆上0.1-0.2mm厚的导热硅胶，于40℃温度下，加压至0.15mpa，保持30min，再加压至0.2mpa，保持1.5h固化；s9.将s8步骤制备得到的内胆和外壳合在一起通过焊接连接在一起，再焊接上底座，抽真空，得到轻量化保温壶。导热硅胶与内胆具有良好的粘接性能，因此利用导热硅胶将调温层固定包覆在内胆的外表面，同时导热硅胶也具有较好的导热性能，能够在一定程度上提高调温层的热量传递效率，当保温壶内水位发生变化时，也能更好的进行热量的传递，提升调温微胶囊的利用效率。进一步，所述调温层的制备方法为：载体制备：将改性碳纤维聚集成直径为0.1-0.3mm的纤维束，再将纤维束编织成网得到载体；负载：按照配比，分别取十八醇和硬脂酸丁酯，在60℃恒温水浴条件下磁力搅拌1h，冷却至室温得到囊芯原料，按照4:3的质量比分别称取囊芯原料、十六烷基三甲基溴化铵置于反应釜中，加入五十倍囊芯原料质量的无水乙醇，再加入正戊醇，搅拌混合均匀后，加入载体，在60℃条件下超声分散1.5h，以1-2d/s的速度滴加正硅酸四乙酯，保温，持续搅拌反应1h，以1d/s的速度滴加25wt％的氨水溶液，继续搅拌反应24h，反应完成后，过滤，沉淀用无水乙醇洗涤干净后，将载体取出，展开后烘干，得到调温层。进一步，所述改性碳纤维的制备方法为：将经过预处理的碳纤维搅拌分散于70wt％乙醇溶液中，加入20％氢氧化钠溶液调节ph至8.5，再加入3-巯丙基三甲氧基硅烷，磁力搅拌20min后，加入烯基琥珀酸酐，于80℃条件下保温反应1h，冷却至室温后，过滤、洗涤、干燥后得到改性碳纤维。由于二氧化硅的表面含有很多的羟基基团，因此通过在碳纤维上接枝烯基琥珀酸酐，在进行调温层负载步骤制备的过程中烯基琥珀酸酐能够和二氧化硅表面的羟基发生反应，促使生成的调温微胶囊直接在载体的表面进行原位生成，且连接更稳固。进一步，预处理为：将碳纤维浸泡于丙酮溶液中，超声分散30min，然后于65℃下回流反应3h，反应完成后过滤，并用去离子水洗涤，烘干，再置于混酸溶液中，于60℃下保温回流反应6h，反应完成后过滤，并用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，烘干，再经等离子体处理即可。通过混酸溶液对碳纤维表面进行预氧化和酸化，对碳纤维进行一定程度上的活化，在通过等离子体处理，一方面通过等离子体撞击碳纤维，使得碳纤维的表面变得更粗糙，更有利于后续的负载，另一方面，通过等离子体处理能够对碳纤维进行进一步的活化，更有利于后续的接枝反应。进一步，所述混酸溶液为浓硝酸和浓硫酸的混合溶液，浓硝酸和浓硫酸的体积比为3:1。进一步，所述等离子体处理以氧气作为工作气体，功率为120-150w，处理时间为3-5min。本发明的有益效果：1、本发明的轻量化保温壶，内胆采用旋薄技术加工成形，和常规的保温壶相比，内胆更薄，因此重量更轻，更方便携带、使用。2、本发明的轻量化保温壶，在内胆外设置的调温层，将改性碳纤维作为载体和调温微胶囊相结合使用，能够在一定程度上保证热量的及时传递，再通过调温微胶囊对热量进行存储或释放，能够缩短保温杯内的热水降到适宜人体入口温度的时间，并延长该温度的保持时间。3、本发明调温层结构的设置，调温层的结构更稳定，且相变材料在液化时不会和保温杯内胆接触，不会出现随着使用进行相变材料浸入保温杯内胆、甚至泄露的情况，因此使用更安全、更健康。具体实施方式以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：本发明的一种轻量化保温壶，保温壶包括外壳和内胆，内胆采用旋薄技术加工成形，且内胆的外表面还固定包裹有调温层，调温层是以改性碳纤维编织形成网状结构作为载体，再在载体上负载调温微胶囊而成，调温微胶囊以二氧化硅为囊皮，十八醇/硬脂酸丁酯复合物作为囊芯。具体如下：实施例一改性碳纤维制备将浓硝酸和浓硫酸按照3:1的体积比配置形成混酸溶液，将碳纤维完全浸泡于丙酮溶液中，超声分散30min，然后于65℃下回流反应3h，反应完成后过滤，并用去离子水洗涤，烘干，再完全浸泡于混酸溶液中，于60℃下保温回流反应6h，反应完成后过滤，并用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，烘干，再以氧气作为工作气体，在功率为120w条件下，经等离子体处理3min备用。将经过预处理的碳纤维搅拌分散于5倍碳纤维质量的70wt％乙醇溶液中，加入20％氢氧化钠溶液调节ph至8.5，再加入0.1倍碳纤维质量的3-巯丙基三甲氧基硅烷，磁力搅拌20min后，加入0.36倍碳纤维质量的烯基琥珀酸酐，于80℃条件下保温反应1h，冷却至室温后，过滤、洗涤、干燥后得到改性碳纤维。调温层的制备载体制备：将改性碳纤维聚集成直径为0.1-0.15mm的纤维束，再将纤维束编织成网得到载体。负载：按照4:1的质量比，分别取十八醇和硬脂酸丁酯，在60℃恒温水浴条件下磁力搅拌1h，冷却至室温得到囊芯原料，按照4:3的质量比分别称取囊芯原料、十六烷基三甲基溴化铵置于反应釜中，加入五十倍囊芯原料质量的无水乙醇，再加入1/6无水乙醇质量的正戊醇，搅拌混合均匀后，加入载体，在60℃条件下超声分散1.5h，以2d/s的速度滴加0.3倍载体质量的正硅酸四乙酯，保温，持续搅拌反应1h，以1d/s的速度滴加等正硅酸四乙酯质量的25wt％的氨水溶液，继续搅拌反应24h，反应完成后，过滤，沉淀用无水乙醇洗涤干净后，将载体取出，展开后烘干，得到调温层。保温壶的制备s1.通过液压涨形技术制备得到外壳；s2.取内胆原料管材，利用仪表车进行平管处理；s3.将s2步骤制备得到产品放入清水中清洗干净后置于水涨机中，调节压力14mpa，水涨完成；s4.通过空缩机对水涨完成后的内胆原料管的上部进行缩口处理；s5.通过旋薄机对缩口处理后的内胆原料管材进行旋压变薄处理；s6.用车床将旋压变薄处理后的内胆原料管材凸出角处进行滚上角处理；s7.切除上部缩口处多余部分，并用螺纹机滚压出螺纹，得到内胆；s8.将制备得到的内胆外表面进行抛光，然后包覆上调温层，在温度为35℃，空气相对湿度为20％，电场场强为320kv/m的条件下进行电晕处理15min后，涂覆上0.1mm厚的导热硅胶，于40℃温度下，加压至0.15mpa，保持30min，再加压至0.2mpa，保持1.5h固化；s9.将s8步骤制备得到的内胆和外壳合在一起通过焊接连接在一起，再焊接上底座，抽真空，得到轻量化保温壶。其中，在s8步骤中，在进行固化后，还可以在外表面采用常规的涂覆、固化的方法再形成一层0.1-0.2mm厚的环氧树脂胶粘层，以此使得调温层和内胆能够结合更稳定。实施例二改性碳纤维制备将浓硝酸和浓硫酸按照3:1的体积比配置形成混酸溶液，将碳纤维浸泡于丙酮溶液中，超声分散30min，然后于65℃下回流反应3h，反应完成后过滤，并用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，烘干，再置于混酸溶液中，于60℃下保温回流反应6h，反应完成后过滤，并用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，烘干，再以氧气作为工作气体，在功率为135w条件下，经等离子体处理4min备用。将经过预处理的碳纤维搅拌分散于8倍碳纤维质量的70％wt乙醇溶液中，加入20％氢氧化钠溶液调节ph至8.5，再加入0.1倍碳纤维质量的3-巯丙基三甲氧基硅烷，磁力搅拌20min后，加入0.4倍碳纤维质量的烯基琥珀酸酐，于80℃条件下保温反应1h，冷却至室温后，过滤、洗涤、干燥后得到改性碳纤维。调温层的制备载体制备：将改性碳纤维聚集成直径为0.15-0.3mm的纤维束，再将纤维束编织成网得到载体。负载：按照4:1的质量比，分别取十八醇和硬脂酸丁酯，在60℃恒温水浴条件下磁力搅拌1h，冷却至室温得到囊芯原料，按照4:3的质量比分别称取囊芯原料、十六烷基三甲基溴化铵置于反应釜中，加入五十倍囊芯原料质量的无水乙醇，再加入1/4无水乙醇质量的正戊醇，搅拌混合均匀后，加入载体，在60℃条件下超声分散1.5h，以1d/s的速度滴加0.5倍载体质量的正硅酸四乙酯，保温，持续搅拌反应1h，以1d/s的速度滴加等正硅酸四乙酯质量的25wt％的氨水溶液，继续搅拌反应24h，反应完成后，过滤，沉淀用无水乙醇洗涤干净后，将载体取出，展开后烘干，得到调温层。保温壶的制备s1.通过液压涨形技术制备得到外壳；s2.取内胆原料管材，利用仪表车进行平管处理；s3.将s2步骤制备得到产品放入清水中清洗干净后置于水涨机中，调节压力13mpa，水涨完成；s4.通过空缩机对水涨完成后的内胆原料管的上部进行缩口处理；s5.通过旋薄机对缩口处理后的内胆原料管材进行旋压变薄处理；s6.用车床将旋压变薄处理后的内胆原料管材凸出角处进行滚上角处理；s7.切除上部缩口处多余部分，并用螺纹机滚压出螺纹，得到内胆；s8.将制备得到的内胆外表面进行抛光，然后包覆上调温层，在温度为35℃，空气相对湿度为20％，电场场强为320kv/m的条件下进行电晕处理12min后，涂覆上0.2mm厚的导热硅胶，于40℃温度下，加压至0.15mpa，保持30min，再加压至0.2mpa，保持1.5h固化；s9.将s8步骤制备得到的内胆和外壳合在一起通过焊接连接在一起，再焊接上底座，抽真空，得到轻量化保温壶。实施例三改性碳纤维制备将浓硝酸和浓硫酸按照3:1的体积比配置形成混酸溶液，将碳纤维浸泡于丙酮溶液中，超声分散30min，然后于65℃下回流反应3h，反应完成后过滤，并用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，烘干，再置于混酸溶液中，于60℃下保温回流反应6h，反应完成后过滤，并用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，烘干，再以氧气作为工作气体，在功率为150w条件下，经等离子体处理3min备用。将经过预处理的碳纤维搅拌分散于6倍碳纤维质量的70％wt乙醇溶液中，加入20％氢氧化钠溶液调节ph至8.5，再加入0.1倍碳纤维质量的3-巯丙基三甲氧基硅烷，磁力搅拌20min后，加入0.25倍碳纤维质量的烯基琥珀酸酐，于80℃条件下保温反应1h，冷却至室温后，过滤、洗涤、干燥后得到改性碳纤维。调温层的制备与实施例一相同。保温壶的制备s1.通过液压涨形技术制备得到外壳；s2.取内胆原料管材，利用仪表车进行平管处理；s3.将s2步骤制备得到产品放入清水中清洗干净后置于水涨机中，调节压力12mpa，水涨完成；s4.通过空缩机对水涨完成后的内胆原料管的上部进行缩口处理；s5.通过旋薄机对缩口处理后的内胆原料管材进行旋压变薄处理；s6.用车床将旋压变薄处理后的内胆原料管材凸出角处进行滚上角处理；s7.切除上部缩口处多余部分，并用螺纹机滚压出螺纹，得到内胆；s8.将制备得到的内胆外表面进行抛光，然后包覆上调温层，在温度为35℃，空气相对湿度为20％，电场场强为320kv/m的条件下进行电晕处理10min后，涂覆上0.15mm厚的导热硅胶，于40℃温度下，加压至0.15mpa，保持30min，再加压至0.2mpa，保持1.5h固化；s9.将s8步骤制备得到的内胆和外壳合在一起通过焊接连接在一起，再焊接上底座，抽真空，得到轻量化保温壶。实施例四本实施例不使用调温层s1.通过液压涨形技术制备得到外壳；s2.取内胆原料管材，利用仪表车进行平管处理；s3.将s2步骤制备得到产品放入清水中清洗干净后置于水涨机中，调节压力12mpa，水涨完成；s4.通过空缩机对水涨完成后的内胆原料管的上部进行缩口处理；s5.通过旋薄机对缩口处理后的内胆原料管材进行旋压变薄处理；s6.用车床将旋压变薄处理后的内胆原料管材凸出角处进行滚上角处理；s7.切除上部缩口处多余部分，并用螺纹机滚压出螺纹，得到内胆；s8.将s7步骤制备得到的内胆和外壳合在一起通过焊接连接在一起，再焊接上底座，抽真空，得到轻量化保温壶。从市场上购置两款常规的的同等容积的真空保温壶分别作为对比例一、对比例二，与本发明实施例一、实施例二制备得到的保温壶进行对比实验。实验一：在保温杯干燥时，对保温杯质量进行测定，然后向保温杯中注入1l、100℃的水，每隔1min进行一次温度测试，连续监测5min。实验二：由于人体适宜的入口水温为40-50℃，因此当保温壶内水的温度降至50℃±2℃时开始计时，于温度降至40℃±2℃时计时结束。测试结果如下表所示：测试性能实施例一实施例二实施例三实施例四对比例一对比例二质量/kg0.620.620.600.560.950.931min温度/℃81.980.582.399.599.699.52min温度/℃74.673.175.499.099.298.93min温度/℃63.462.764.998.198.397.84min温度/℃58.557.259.397.497.897.15min温度/℃53.752.454.696.596.896.2维持时间/h888222通过上表可以看出，采用本发明制备得到的轻质保温壶，质量远远低于现有的市场上的保温壶，即使添加了调温层的保温壶其质量也远远低于现有市场上的保温壶的质量；且通过调温层的添加保温壶内开水温度的下降时间大大缩短，使得使用者能够更快的喝到适宜入口的水，且能够更长时间的将保温壶中的水维持在适宜人体入口的温度。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。当前第1页12