一种含聚乙二醇的温控胞衣复合材料的制备方法

本发明属于温控防火材料领域，尤其涉及一种含聚乙二醇的温控胞衣复合材料的制备方法。

背景技术：

固-液相变材料通过固-液相变实现热能的储存和释放，固-液相变材料包括高温相变材料（相变温度在150℃以上）和中低温相变材料（相变温度在0℃~150℃之间），已广泛应用于建筑节能、工业余热回收、电子产品热保护及调温服装等领域。

聚乙二醇为环氧乙烷聚合物，分子式用hoch2(ch2och2)nch2oh表示，聚乙二醇是一种不易燃烧、无毒、无污染的高分子聚合物，相变焓值高，无过冷现象、也不存在相分离问题，比起无机水合盐及石蜡等，是较为理想的相变储能材料。相对分子质量在3000~20000之间的聚乙二醇常温下为白色状块或薄片，或为白色粉末。可溶于水，有微臭味。熔点54-68℃。结晶速率很高，且具有较大的相变焙、无腐蚀性，无毒性，性能较稳定，不易出现过冷现象和相分离，且价格便宜。

技术实现要素：

解决的技术问题：

针对现有技术的不足，本申请提供了一种含聚乙二醇的温控胞衣复合材料的制备方法，解决了现有技术存在的原料成本高、制备方法复杂、力学性能差、阻燃效果差等等难题，以聚乙二醇、石蜡、硬脂酸、作为相变材料，以氢氧化铝、3.5水硼酸锌、作为无机阻燃材料，短切玻璃纤维粉末作为增强材料，制备出的温控胞衣复合材料作为一种特定的封装材料和技术，以温度控制封装材料的相态，进而控制被封装物的释放。

技术方案

为实现上述目的，本申请通过以下技术方案予以实现：

一种含聚乙二醇的温控胞衣复合材料的制备方法，将相变材料聚乙二醇为作为温控胞衣复合材料中的基体材料，将石蜡、硬脂酸、氢氧化铝、3.5水硼酸锌、短切玻璃纤维粉末作为添加材料与聚乙二醇复配制得含聚乙二醇的温控胞衣复合材料。

进一步的，所述原料聚乙二醇的质量百分比为30％~36％，原料石蜡的质量百分比为20％~24％，原料硬脂酸的质量百分比为10％~12％，原料氢氧化铝的质量百分比为12％~17％，原料3.5水硼酸锌的质量百分比为12％~17％，原料短切玻璃纤维粉末的质量百分比为4％~6％，以上原料的含量总和为100%。

进一步的，所述制备方法具体操作步骤如下：

步骤a：按质量比分别称取聚乙二醇、石蜡、硬脂酸、氢氧化铝、3.5水硼酸锌、短切玻璃纤维粉末；

步骤b：先将步骤a中称取的聚乙二醇、石蜡、硬脂酸、氢氧化铝、3.5水硼酸锌、短切玻璃纤维粉末放入烧杯中混合均匀，再将烧杯放入恒温水浴锅中水浴加热，待混合物至熔融状态，得到聚乙二醇、石蜡、硬脂酸、氢氧化铝、3.5水硼酸锌、短切玻璃纤维粉末熔融液；

步骤c：将步骤b得到的含有熔融液的烧杯放入恒温磁力搅拌器载物平台上，温度设置75℃，转速设置为2500r/min，恒温搅拌使熔融液混合均匀；

步骤d：将经步骤c得到的混合均匀的熔融液注入浇注模具中，经浇注成型后得到含聚乙二醇的温控胞衣复合材料。

进一步的，所述聚乙二醇数均分子量为3000～20000。

进一步的，所述温控胞衣复合材料通过改变温控胞衣复合材料的原料配比，各种材料产生协同效应使温控胞衣复合材料的熔融温度在65℃~75℃范围内变化。

进一步的，所述聚乙二醇、石蜡、硬脂酸作为固-液相变材料通过固-液相变实现温度控制复合材料的相态，当温度升高使复合材料由固态转变为液态时，复合材料熔化控制被封装物的释放达到温控的效果。

进一步的，所述短切玻璃纤维粉末作为增强材料以增强胞衣复合材料的力学性能。

进一步的，所述恒温磁力搅拌器将材料充分搅拌均匀，将聚乙二醇的阻燃性，石蜡、硬脂酸的疏水性以及增强材料的阻燃特性和力学性质相结合。

进一步的，所述氢氧化铝、3.5水硼酸锌作为无机阻燃材料以增强胞衣复合材料阻燃性能；并与固-液相变材料协同作用，改变温控胞衣复合材料的熔融温度。

进一步的，所述步骤b中恒温水浴锅温度设置为80℃；所述步骤c中搅拌时间为20min~30min。

有益效果

本申请提供了一种含聚乙二醇的温控胞衣复合材料的制备方法，具备以下有益效果：

1、聚乙二醇、石蜡、硬脂酸作为相变材料以达到温控的效果，所述聚乙二醇不易燃烧、无毒、无污染的高分子聚合物，熔点54-68℃；所述石蜡为白色、无味的蜡状固体，在47°c-64°c熔化，不溶于水；所述硬脂酸为白色或类白色片状固体，熔点67℃-72℃，不溶于水，与石蜡特定比例下混合，产生协同作用，可在不影响石蜡熔点的情况下增强石蜡的力学性质；所述的短切玻璃纤维粉末作为增强材料以增强胞衣复合材料的力学性能，防止材料在运输或使用抛洒过程中破损，阻化物质无效释放；所述的氢氧化铝、3.5水硼酸锌，协同作为无机阻燃材料以增强胞衣复合材料阻燃性能。

2、制备方法简单，仅需恒温磁力搅拌器将材料充分搅拌均匀，将聚乙二醇的阻燃性、石蜡、硬脂酸的疏水性以及增强体的阻燃特性和力学性质相结合，各个配方之间产生协同作用，产品难溶于水，常温下物理化学性质稳定，易于保存，适合推广使用。

3、原料均容易得到并价格便宜，给制备过程带来了方便，将短切玻璃纤维粉末作为增强材料加入到相变材料中，这样能使相变材料具有较好的强度。

4、本申请将聚乙二醇、石蜡、硬脂酸作为相变材料、氢氧化铝、3.5水硼酸锌、作为无机阻燃材料、短切玻璃纤维粉末作为增强材料能开发出一个新型相变材料的使用方法；将氢氧化铝、3.5水硼酸锌、作为无机阻燃材料加入到相变材料中，这样能使相变材料具有更好的阻燃能力；这种相变复合材料在常温下其外形保持不变，并拥有一定的强度和阻燃性能。

5、本发明不同与市面上相变材料的常规运用，开创性地将固-液相变材料作为一种特定的封装材料和技术，以温度控制封装材料的相态，进而控制被封装物的释放。

附图说明

图1为本申请一种含聚乙二醇的温控胞衣复合材料的生产工艺流程图。

具体实施方式

现在结合具体实施例对本发明做进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1：

一种含聚乙二醇的温控胞衣复合材料的制备方法，所述原料聚乙二醇的质量百分比为30％，且聚乙二醇采用的是peg8000，原料石蜡的质量百分比为20％，原料硬脂酸的质量百分比为12％，原料氢氧化铝的质量百分比为16％，原料3.5水硼酸锌的质量百分比为16％，原料短切玻璃纤维粉末的质量百分比为6％，以上原料的含量总和为100%。

具体操作步骤如下：

步骤a：按质量比分别称取聚乙二醇、石蜡、硬脂酸、氢氧化铝、3.5水硼酸锌、短切玻璃纤维粉末；

步骤b：先将步骤a中称取好的聚乙二醇、石蜡、硬脂酸、氢氧化铝、3.5水硼酸锌、短切玻璃纤维粉末放入烧杯中混合均匀，再将烧杯放入恒温水浴锅中水浴加热，恒温水浴锅温度设置为80℃，待混合物至熔融状态，得到聚乙二醇、石蜡、硬脂酸、氢氧化铝、3.5水硼酸锌、短切玻璃纤维粉末熔融液；

步骤c：将步骤b得到的含有熔融液的烧杯放入恒温磁力搅拌器载物平台上，温度设置75℃，转速设置为2500r/min，恒温搅拌30min使熔融液混合均匀；

步骤d：将经步骤c得到的混合均匀的熔融液注入浇注模具中，经浇注成型后得到含聚乙二醇的温控胞衣复合材料，此时得到的含聚乙二醇的温控胞衣复合材料的熔化温度为72℃~75℃。

实施例2：

一种含聚乙二醇的温控胞衣复合材料的制备方法，所述原料聚乙二醇的质量百分比为32％，且聚乙二醇采用的是peg6000，原料石蜡的质量百分比为21％，原料硬脂酸的质量百分比为12％，原料氢氧化铝的质量百分比为15％，原料3.5水硼酸锌的质量百分比为15％，原料短切玻璃纤维粉末的质量百分比为5％，以上原料的含量总和为100%。

具体操作步骤如下：

步骤a：按质量比分别称取聚乙二醇、石蜡、硬脂酸、氢氧化铝、3.5水硼酸锌、短切玻璃纤维粉末；

步骤b：先将步骤a中称取好的聚乙二醇、石蜡、硬脂酸、氢氧化铝、3.5水硼酸锌、短切玻璃纤维粉末放入烧杯中混合均匀，再将烧杯放入恒温水浴锅中水浴加热，恒温水浴锅温度设置为80℃，待混合物至熔融状态，得到聚乙二醇、石蜡、硬脂酸、氢氧化铝、3.5水硼酸锌、短切玻璃纤维粉末熔融液；

步骤c：将步骤b得到的含有熔融液的烧杯放入恒温磁力搅拌器载物平台上，温度设置75℃，转速设置为2500r/min，恒温搅拌30min使熔融液混合均匀；

步骤d：将经步骤c得到的混合均匀的熔融液注入浇注模具中，经浇注成型后得到含聚乙二醇的温控胞衣复合材料，此时得到的含聚乙二醇的温控胞衣复合材料的熔化温度为70℃~72℃。

实施例3：

一种含聚乙二醇的温控胞衣复合材料的制备方法，所述原料聚乙二醇的质量百分比为36％，且聚乙二醇采用的是peg6000，原料石蜡的质量百分比为24％，原料硬脂酸的质量百分比为10％，原料氢氧化铝的质量百分比为13％，原料3.5水硼酸锌的质量百分比为13％，原料短切玻璃纤维粉末的质量百分比为4％，以上原料的含量总和为100%。

具体操作步骤如下：

步骤a：按质量比分别称取聚乙二醇、石蜡、硬脂酸、氢氧化铝、3.5水硼酸锌、短切玻璃纤维粉末；

步骤b：先将步骤a中称取好的聚乙二醇、石蜡、硬脂酸、氢氧化铝、3.5水硼酸锌、短切玻璃纤维粉末放入烧杯中混合均匀，再将烧杯放入恒温水浴锅中水浴加热，恒温水浴锅温度设置为80℃，待混合物至熔融状态，得到聚乙二醇、石蜡、硬脂酸、氢氧化铝、3.5水硼酸锌、短切玻璃纤维粉末熔融液；

步骤c：将步骤b得到的含有熔融液的烧杯放入恒温磁力搅拌器载物平台上，温度设置75℃，转速设置为2500r/min，恒温搅拌30min使熔融液混合均匀；

步骤d：将经步骤c得到的混合均匀的熔融液注入浇注模具中，经浇注成型后得到含聚乙二醇的温控胞衣复合材料，此时得到的含聚乙二醇的温控胞衣复合材料的熔化温度为65℃~70℃。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本申请的技术方案，并不用于限制本申请，尽管通过上述优选实施例已经对本申请进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以对其在形式上和细节上作出各种各样的改变，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。