一種與人體熱量相互反饋的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料及其制備方法和用途，該復(fù)合材料包含中長(zhǎng)鏈醇、水、甘油或二者混合物及表面活性劑，具有硬度小，可利用的相變潛熱大，儲(chǔ)熱能力穩(wěn)定等特點(diǎn)，而且該相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料可以與人體產(chǎn)生熱量的相互反饋，在忽略熱量流失條件下，首先儲(chǔ)熱材料提供熱量給人體，當(dāng)人體表面溫度升高后提供熱量給儲(chǔ)熱材料，然后儲(chǔ)熱材料再提供熱量給人體，如此反復(fù)循環(huán)增加使用時(shí)間，并只需在開始時(shí)給儲(chǔ)熱材料提供能量，之后無需再提供能量。
【專利說明】
一種與人體熱量相互反饋的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，特別涉及一種相變溫度為25 °C~35 °C之間的 相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 材料儲(chǔ)存熱能通常有兩種方式：顯熱和潛熱（即相變熱）。顯熱儲(chǔ)存是利用材料的 比熱容和材料的溫度變化來進(jìn)行的;潛熱儲(chǔ)存是利用物質(zhì)在物態(tài)轉(zhuǎn)變過程中伴隨著能量吸 收和釋放而進(jìn)行的，其中潛熱儲(chǔ)存通常比顯熱儲(chǔ)存具有高得多的儲(chǔ)能密度，因此利用材料 的潛熱進(jìn)行儲(chǔ)能儲(chǔ)熱具有更為廣闊的前景。
[0003] 如非專利文獻(xiàn)《相變材料與相變儲(chǔ)能技術(shù)》中所述，目前相變儲(chǔ)能材料已經(jīng)成為材 料科學(xué)研究的熱門，實(shí)驗(yàn)室中研制出的新材料層出不窮，但是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的卻為 數(shù)不多，這些新材料普遍存在著原料成本高、制備工藝復(fù)雜、使用不便、產(chǎn)品壽命短等缺陷。
[0004] 傳統(tǒng)的熱敷療法是通過用熱水袋、電熱暖寶、寒痛樂直接敷治患處，以達(dá)到治療的 目的。但使用此類產(chǎn)品熱敷時(shí)會(huì)因處理不當(dāng)造成燙傷，特別是低溫燙傷。由于熱水袋、電熱 暖寶、寒痛樂的溫度略高于燙傷溫度，與人體皮膚接觸時(shí)不會(huì)引起明顯的灼痛，隨著熱敷時(shí) 間加長(zhǎng)，低溫燙傷的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)有所增加。低溫燙傷易發(fā)人群為:兒童、昏迷病人、老年人，及有 癱疾、糖尿病、腎炎等血液循環(huán)障礙或痛覺不靈敏的病人，在某些情況下會(huì)導(dǎo)致病情惡化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明人提供一種含有中長(zhǎng)鏈醇的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料， 具體而言，本發(fā)明提供以下方面：
[0006] -種相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，該復(fù)合材料含有中長(zhǎng)鏈醇。
[0007] 優(yōu)選地，該相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的相變溫度在30~40°C的低溫范圍內(nèi)。
[0008] 優(yōu)選地，該復(fù)合材料含有水或者含有多元醇，或者同時(shí)含有水和多元醇如甘油;該 復(fù)合材料還含有表面活性劑，優(yōu)選吐溫系列的表面活性劑。
[0009] 其中，所述中長(zhǎng)鏈醇的鏈長(zhǎng)為C8-C16，優(yōu)選C1Q-C15，更優(yōu)選&2-&4，尤其是十四醇。
[0010] 優(yōu)選地，該復(fù)合材料包含以下重量配比的組份：
[0011] 表面活性劑：0.5~1.5份；
[0012] 中長(zhǎng)鏈醇： 6份；
[0013] 水： 0.4~5份；
[0014] 或者
[0015] 表面活性劑：0.5~1.5份；
[0016] 中長(zhǎng)鏈醇： 6份；
[0017] 多元醇： 3~5重量份；
[0018] 或者 表面活性劑： 1~1.5份； 中長(zhǎng)鏈醇： 6份；
[0019] 水： 2~2·5份; 多元醇： 1.5~2份。
[0020] 另一方面，一種制備上述相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：
[0021 ] 在40-50°C下，按上述重量配比稱取中長(zhǎng)鏈醇(如十四醇）、表面活性劑和水，
[0022]將稱量好的表面活性劑置于容器中，向其中加入稱量好的水，
[0023]加入中長(zhǎng)鏈醇(如十四醇），優(yōu)選在攪拌的條件下加入，更優(yōu)選分批加入或滴加，攪 拌速度為300~lOOOrpm，
[0024] 使上述組分混合，優(yōu)選通過繼續(xù)攪拌或超聲波振蕩方式使各組分充分混合均勻， 制備成微乳狀相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料。
[0025] 又一方面，上述相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的用途，用于制備熱敷制劑，或者用于熱敷療 法，優(yōu)選用于與人體產(chǎn)生熱量的相互反饋，即在忽略熱量流失條件下，只需在開始時(shí)給儲(chǔ)熱 材料提供能量，之后無需再提供能量。
[0026] 概括而言，本發(fā)明提供的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料及其制備方法具有如下有益效果：
[0027] (1)本發(fā)明提供的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的相變溫度在25~35°C的低溫范圍內(nèi)，為人 體感覺舒適最佳溫度范圍，并且可利用的相變熱高達(dá)174J/g，占中長(zhǎng)鏈醇例如十四醇總相 變熱的84%，具有制造暖手寶、暖貼等的應(yīng)用前景；
[0028] (2)本發(fā)明提供的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料經(jīng)多次循環(huán)使用后，其儲(chǔ)熱能力仍保持良好， 可多次重復(fù)使用，具有實(shí)用價(jià)值；
[0029] (3)本發(fā)明提供的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易腐蝕存儲(chǔ)容器；
[0030] (4)在本發(fā)明中獲得的是一種微乳狀液體，便于使用，同時(shí)，原料方便易得，節(jié)約大 量成本。
【附圖說明】
[0031] 圖1示出十四醇的DSC測(cè)試結(jié)果圖；
[0032]圖2示出實(shí)施例1對(duì)應(yīng)的DSC測(cè)試結(jié)果圖；
[0033] 圖3示出實(shí)施例1對(duì)應(yīng)的紅外光譜圖；
[0034] 圖4示出實(shí)施例2對(duì)應(yīng)的DSC測(cè)試結(jié)果圖；
[0035] 圖5示出實(shí)施例2對(duì)應(yīng)的紅外光譜圖；
[0036] 圖6示出實(shí)施例3對(duì)應(yīng)的DSC測(cè)試結(jié)果圖；
[0037] 圖7示出實(shí)施例3對(duì)應(yīng)的紅外光譜圖；
[0038] 圖8示出實(shí)施例4對(duì)應(yīng)的DSC測(cè)試結(jié)果圖；
[0039] 圖9示出實(shí)施例4對(duì)應(yīng)的紅外光譜圖；
[0040] 圖10示出實(shí)施例5對(duì)應(yīng)的DSC測(cè)試結(jié)果圖；
[0041] 圖11示出實(shí)施例5對(duì)應(yīng)的紅外光譜圖；
[0042] 圖12示出對(duì)比例3對(duì)應(yīng)的DSC測(cè)試結(jié)果圖；
[0043]圖13示出對(duì)比例3對(duì)應(yīng)的紅外光譜圖；
[0044] 圖14示出對(duì)比例5對(duì)應(yīng)的DSC測(cè)試結(jié)果圖；
[0045] 圖15示出對(duì)比例5對(duì)應(yīng)的紅外光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 下面通過對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說明而變得更 為清楚、明確。
[0047] 在這里專用的詞"示例性"意為"用作例子、實(shí)施例或說明性"。這里作為"示例性" 所說明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，其含有中長(zhǎng)鏈醇。
[0049] 本發(fā)明人經(jīng)過大量篩選和反復(fù)試驗(yàn)，在眾多原料中意外發(fā)現(xiàn)，中長(zhǎng)鏈醇，例如Cs-C16，優(yōu)選C1Q-C 15，更優(yōu)選C12_C14,尤其是在常溫常壓下為白色固體的十四醇，適合作為相變 儲(chǔ)熱材料。
[0050] 本發(fā)明人注意到，諸如十四醇的中長(zhǎng)鏈醇在常溫常壓的條件下為液態(tài)，不溶于水、 甘油，而溶于丙二醇、乙醇、苯、氯仿、乙醚等，其相對(duì)于水的密度為0.82,因此其有常溫常壓 環(huán)境中使用具有質(zhì)輕、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)；一方面，十四醇的相變點(diǎn)為38°C，相變熱為209.1J/ g;無過冷現(xiàn)象，能夠穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)相變儲(chǔ)熱作用；另一方面，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫常壓下不 與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此不易腐蝕存儲(chǔ)容器;經(jīng)差示掃描量熱法(DSC)檢測(cè)，如圖1所 示，其在多次降溫-升溫循環(huán)中儲(chǔ)能能力沒有出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，是一種理想的低溫相變 儲(chǔ)熱材料。
[0051 ]因此，本發(fā)明提供的相變儲(chǔ)熱材料的相變溫度可以在25~35°C的低溫范圍內(nèi)，為 人體感覺舒適最佳溫度范圍，可利用的相變熱較高，占中長(zhǎng)鏈醇例如十四醇總相變熱的 84% 〇
[0052]然而中長(zhǎng)鏈醇，例如十四醇的導(dǎo)熱性能較差，其導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.167W/(m · K)，而 作為無機(jī)質(zhì)的水是一種良好的導(dǎo)熱介質(zhì)，其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)〇.5W/(m?K)，因此如果在十四醇中 引入水，將有可能提尚它的導(dǎo)熱性能。
[0053]由于有機(jī)質(zhì)中長(zhǎng)鏈醇(如十四醇)與無機(jī)質(zhì)水難以互溶，因此需要在體系中加入少 量表面活性劑使十四醇與水可均勻分散，形成微乳狀復(fù)合體系。
[0054]該微乳狀復(fù)合體系是由水相、油相、表面活性劑所形成的膠體分散體系。微乳狀液 態(tài)物質(zhì)為透明或半透明的自發(fā)形成的熱力學(xué)穩(wěn)定體系，包括膠束體系和反膠束體系。
[0055] 其中，表面活性劑溶于非極性的有機(jī)溶劑或有機(jī)物質(zhì)如中長(zhǎng)鏈醇中，其濃度超過 臨界膠束濃度(CMC)，在有機(jī)溶劑內(nèi)形成的膠束叫反膠束。
[0056] 反膠束是表面活性劑分子在非極性溶劑中自發(fā)形成的納米級(jí)的油包水膠體分散 系，在該體系中，表面活性劑分子在界面上定向排列，碳?xì)滏溑c有機(jī)相結(jié)合，極性端或荷電 頭部及抗衡離子則向內(nèi)排列，形成極性核，由此形成親油基向外，親水基向內(nèi)，在水中穩(wěn)定 分散，大小在膠體級(jí)別的粒子。本發(fā)明提供的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料即為反膠束體系。
[0057] 此外，由于純的中長(zhǎng)鏈醇如十四醇凝固后質(zhì)地堅(jiān)硬，且其凝固所成的形狀不易控 制，因此在實(shí)際使用中受到諸多的限制，更無法制作空調(diào)服裝，然而在十四醇體系中引入水 能夠降低十四醇濃度，從而使相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料凝固后成為凝膠態(tài)，這種體系的優(yōu)勢(shì)為當(dāng) 利用十四醇的凝固點(diǎn)比水相高的特性，當(dāng)十四醇凝固后而水相未凝固，使固態(tài)的十四醇碎 片化，有效的降低了硬度，并且熔點(diǎn)略有降低。更加便于在實(shí)際生產(chǎn)、生活中的使用，其體系 中的含水量可以達(dá)到5重量份而不明顯降低相變儲(chǔ)熱材料的儲(chǔ)熱效果。
[0058] 據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，提供一種包含中長(zhǎng)鏈醇、水和表面活性劑的相變 儲(chǔ)熱材料，具體而言，該相變儲(chǔ)熱材料包含以下重量配比的組份：
[0059] 表面活性劑： 0.5~1.5份；
[0060] 中長(zhǎng)鏈醇： 6份；
[0061 ]水： 0.4~5份；
[0062] 其中，表面活性劑也是一種分散助溶劑，優(yōu)選吐溫系列的表面活性劑，更優(yōu)選為吐 溫-80、吐溫-60、吐溫-40和/或吐溫-20，最優(yōu)選吐溫-80。相對(duì)于每6重量份的中長(zhǎng)鏈醇，其 用量?jī)?yōu)選為〇. 6~1.2份，更優(yōu)選為0.8~1.0份。
[0063] 由于水的價(jià)格遠(yuǎn)低于十四醇價(jià)格，因此，相對(duì)于每6重量份的中長(zhǎng)鏈醇，0.4~5重 量份的水能夠保證相變熱沒有明顯降低的情況下，用水稀釋相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料體系可以節(jié) 約大量的成本。當(dāng)水與十四醇的重量配比大于5/6時(shí)，其相變熱開始下降，并出現(xiàn)相分離的 現(xiàn)象；當(dāng)水與十四醇的重量配比小于〇. 4/6時(shí)，制得的相變蓄儲(chǔ)熱復(fù)合材料在相變后的硬度 大，不便于使用。
[0064] 因此本發(fā)明優(yōu)選相對(duì)于每6重量份的中長(zhǎng)鏈醇，水為0.4~5重量份，優(yōu)選為0.6~ 4.0份，更優(yōu)選為0.8~3.0份，最優(yōu)選為1.0~2.0份。
[0065] 本發(fā)明提供的上述相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料具有特定的譜學(xué)特征，例如其紅外光譜特征 峰為：3375cm-1，2956cm- 1，2916cm-1，2849cm-1，1654cm-1，1467cm- 1，1057cm-1，721cm-1〇 〇
[0066] 根據(jù)本發(fā)明，還提供上述相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0067] 在40-50°C下，按上述重量配比稱取中長(zhǎng)鏈醇(如十四醇）、表面活性劑和水，
[0068] 將稱量好的表面活性劑置于容器中，向其中加入稱量好的水，
[0069] 加入中長(zhǎng)鏈醇(如十四醇），優(yōu)選在攪拌的條件下加入，更優(yōu)選分批加入或滴加，攪 拌速度為300~lOOOrpm，
[0070] 使上述組分混合，優(yōu)選通過繼續(xù)攪拌或超聲波振蕩方式使各組分充分混合均勻， 制備成微乳狀相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料。
[0071] 根據(jù)本發(fā)明，在制備相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的過程中，需要向水與表面活性劑的混合 物中加入十四醇，如果一次性加入，則會(huì)產(chǎn)生相分離現(xiàn)象并且在延長(zhǎng)攪拌時(shí)間的情況下也 不會(huì)制備得到均勻體系的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料;而當(dāng)在攪拌或超聲的條件下分批加入或滴加 十四醇時(shí)，制得的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的體系均勻，制備時(shí)間短。
[0072]本發(fā)明對(duì)于制備溫度在40_50°C下即可完成。對(duì)于攪拌速度，當(dāng)攪拌速度小于 300rpm時(shí)，由于攪拌強(qiáng)度過小，因此復(fù)合材料中十四醇、水及吐溫等不能充分接觸，不易形 成反膠束體系；當(dāng)攪拌速度大于l〇〇〇rpm時(shí)，可快速形成反膠束體系，但能源消耗的成本大 于相變儲(chǔ)熱材料帶來的效益，因此本發(fā)明優(yōu)選攪拌的速度為300~lOOOrpm。
[0073]本發(fā)明提供的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，在制備過程中所用的超聲波振蕩的溫度為40-50°C ;當(dāng)超聲波的功率小于100W時(shí)，制得的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料體系不均勻，隨著超聲波振蕩 的頻率逐漸增大，相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的均勻度增加，但當(dāng)超聲波振蕩的功率大于800W時(shí)，對(duì) 相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的性能未有顯著提升，并且由于超聲波功率較大長(zhǎng)時(shí)間使用將會(huì)對(duì)儀器 造成損害。因此本發(fā)明優(yōu)選的超聲波振蕩頻率為100~800W，同樣的，優(yōu)選超聲波的時(shí)間為 10s，間隔20s，重復(fù)10次。
[0074] 本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，上述相變儲(chǔ)熱材料中的水可以用多元醇例如甘油來替代，而且 可以有效降低相分離的風(fēng)險(xiǎn)。
[0075] 不受理論的束縛，其原因可能在于，多元醇具有二個(gè)或更多個(gè)羥基，例如甘油分子 中具有三個(gè)羥基，因此其形成極性核時(shí)分子內(nèi)及分子間的氫鍵作用更強(qiáng)，所形成的極性核 也更為穩(wěn)定;此外，多元醇與十六醇均為有機(jī)物質(zhì)，因此形成的相變儲(chǔ)熱材料更為穩(wěn)定。
[0076] 因此，根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，上述相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料中，使用多元醇如 甘油來替代水，優(yōu)選地，相對(duì)于每6重量份的中長(zhǎng)鏈醇如十四醇，多元醇為3~5重量份，優(yōu)選 為3.2~4.5份，更優(yōu)選為3.5~4.2份，最優(yōu)選為3.6~4.0份。
[0077]所述多元醇可以是二元醇或三元醇，優(yōu)選甘油，化學(xué)名稱為丙三醇，其帶有的三個(gè) 醇羥基易與水等形成氫鍵，因此其能與水、乙醇混溶，其導(dǎo)熱性能良好，熱導(dǎo)系數(shù)為0.29W/ (πι·Κ)，并且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下不易與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使用時(shí)安全可靠。經(jīng)實(shí) 驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以甘油替代水制備的相變儲(chǔ)熱材料，其在相變后同樣質(zhì)軟，能夠達(dá)到服裝應(yīng)用的水 平。
[0078] 根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)采用多元醇代替水后所得的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料具有特定的譜學(xué)特 征，其紅外光譜特征峰為：3327cm-1，2918cm- 1，2850cm-1，1737cm-1，1648cm-1，1462cm- 1， 1349cm-1，1248cm-1，1098cm-1，1042cm- 1，848cm-1，719cm-。
[0079] 該相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料仍可采用上述制備方法進(jìn)行制備，例如其由以下方法制備得 到：
[0080] 在40-50°C下，稱取十四醇、表面活性劑和水，將稱量好的表面活性劑置于容器中， 向其中加入稱量好的甘油，充分?jǐn)嚢枋贡砻婊钚詣┤芙夂?，在攪拌的條件下分批加入或滴 加加入十四醇，繼續(xù)攪拌或通過超聲波振蕩的方法使上述各組分充分混合均勻，制備成微 乳狀相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料。
[0081] 由于水與多元醇如甘油可以混溶，用它們的混合物來稀釋相變儲(chǔ)熱材料體系，既 可有效降低材料的硬度，又可以使體系保持良好的穩(wěn)定性。經(jīng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)隨著體系中含 水量的提高，樣品的凝固點(diǎn)和熱焓值會(huì)明顯下降，而含甘油的樣品的凝固點(diǎn)不隨甘油量的 提尚而變化。
[0082] 因此，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，還提供一種相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，其包括以下重 量配比的組分： 表面活牲劑： 1~1.5份； 中長(zhǎng)鏈醇: 6份;
[0083] 水： 2~2.5份； 甘油： 1.5~2份。
[0084] 在本發(fā)明中，甘油與水的重量配比并無特別的限制。
[0085] 本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用上述混合物來制備相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料時(shí)，凝固放熱峰與熔 化吸熱峰有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，僅通過單純提高最低冷卻溫度使材料部分不凝固以增加柔 軟性，將會(huì)損失50 %材料相變熱焓值。但我們利用此特點(diǎn)將水與甘油混合后制備相變儲(chǔ)熱 材料。
[0086] 該相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的紅外光譜特征峰為：3269cm-1，2956cm- 1，2915cm-1，2847cm ―1，1472cm-1，1462cm-1，1348cm-1，1122cm- 1，1057cm-1，1041cm-1，1002cm-1，932cm- 1，729cm-1， 719cm-1。
[0087] 其例如可由以下方法制備得到：
[0088] 在40_50°C下，稱取十四醇、表面活性劑和水，將稱量好的表面活性劑置于容器中， 向其中加入稱量好的水和甘油，充分?jǐn)嚢枋贡砻婊钚詣┤芙夂螅跀嚢璧臈l件下分批加入 或滴加加入十四醇，繼續(xù)攪拌或通過超聲波振蕩的方法使上述各組分充分混合均勻，制備 成微乳狀相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料。
[0089] 本文中，所用術(shù)語(yǔ)"過冷"是指，液態(tài)物質(zhì)在溫度降低至凝固點(diǎn)而仍不發(fā)生凝固或 結(jié)晶等相變的現(xiàn)象。
[0090] 本文中，所用術(shù)語(yǔ)"油相"是指十四醇相。
[0091] 本文中，所用術(shù)語(yǔ)"水相"是指，水相、甘油相或者是水與甘油混合相。
[0092] 綜合而言，本發(fā)明充分利用中長(zhǎng)鏈醇如十四醇的熔點(diǎn)與人體感覺舒適的最佳溫度 接近(為30_33°C)，并且其具有較大的相變潛熱(209J/g);同時(shí)，水和/或甘油的導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu) 于十四醇。
[0093]為此，本發(fā)明通過表面活性劑在攪拌或超聲的作用下，將十四醇與水或甘油等按 特定比例混合制成微乳體系，該微乳體系由于水或甘油的加入，在體系相變熱可以達(dá)到十 四醇總相變熱的84%以上的條件下，使得相變溫度略有降低，存在一個(gè)至兩個(gè)相變點(diǎn)；同 時(shí)，體系的導(dǎo)熱能力有所提高，增強(qiáng)了該相變儲(chǔ)熱材料在使用時(shí)的舒適度;此外，由于水或 甘油的加入，使得該體系在相變后為質(zhì)軟的凝膠態(tài)，大大降低了十四醇相變后的硬度，彌補(bǔ) 了十四醇在應(yīng)用方面的缺憾，并且該體系相變性能穩(wěn)定，實(shí)用性強(qiáng)。
[0094]醫(yī)學(xué)專家證實(shí)此類相變材料可以應(yīng)用于熱敷療法。熱敷療法在軟組織損傷疾病的 治療中占有重要的位置。該療法可提升患處的溫度，使皮下血管擴(kuò)張、改善局部血液循環(huán)、 促進(jìn)局部代謝的作用，可以消除慢性炎癥、舒緩肌肉痙攣、松弛神經(jīng)、改善筋腱柔軟度，達(dá)到 止痛、去腫的效果。熱敷還可使藥物通過局部吸收，達(dá)到直達(dá)病灶的目的，使治療更直接、更 有效。
[0095]此外根據(jù)十四醇的DSC結(jié)果表明：十四醇熔化峰的切線溫度為35°C，即熔化初始溫 度，并根據(jù)依數(shù)性原理，由于水和/或甘油的加入降低了相變材料自身的熔點(diǎn)。
[0096]因此，此種相變材料可以與人體產(chǎn)生熱量的相互反饋。在忽略熱量流失條件下，首 先儲(chǔ)熱材料提供熱量給人體，當(dāng)人體表面溫度升高后提供熱量給儲(chǔ)熱材料，然后儲(chǔ)熱材料 再提供熱量給人體，如此反復(fù)循環(huán)增加使用時(shí)間，并只需在開始時(shí)給儲(chǔ)熱材料提供能量，之 后無需再提供能量。
[0097]因此，本發(fā)明還提供上述相變儲(chǔ)熱材料的用途，用于與人體產(chǎn)生熱量的相互反饋， 在儲(chǔ)熱材料和人體之間進(jìn)行熱量相互供給和反饋，從而只需在開始時(shí)給儲(chǔ)熱材料提供能 量，之后無需再提供能量。
[0098]本發(fā)明提供的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料及其制備方法和用途具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0099]第一，發(fā)明提供的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的相變溫度在25~35°C的低溫范圍內(nèi)，為人 體感覺舒適最佳溫度范圍，并且可利用的相變熱高達(dá)174J/g，占十四醇總相變熱的84%，具 有制造暖手寶、暖貼等的應(yīng)用前景；
[0100] 第二，本發(fā)明提供的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料經(jīng)多次循環(huán)使用后，其儲(chǔ)熱能力仍保持良 好，可多次重復(fù)使用，具有實(shí)用價(jià)值；
[0101] 第三，本發(fā)明提供的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易腐蝕存儲(chǔ)容器；
[0102] 第四，在本發(fā)明中以水稀釋十四醇，制備復(fù)合體系，易于使用，同時(shí)，原料方便易 得，節(jié)約大量成本。
[0103] 實(shí)施例
[0104] 實(shí)施例以及對(duì)比例中所用藥品及儀器的相關(guān)信息，列表如下：實(shí)施例以及對(duì)比例 中DSC的測(cè)定使用的Thermal Analysis公司公司生產(chǎn)的Q100差示掃描量熱儀，測(cè)試結(jié)果放 熱峰峰尖向上(exo up)，吸熱峰峰尖向下；實(shí)施例以及對(duì)比例的紅外測(cè)定使用的是Thermo Scientific公司生產(chǎn)的NIC0LET 6700，ATR方法進(jìn)行測(cè)定，分辨率為4CHT1，掃描次數(shù)32次。實(shí) 施例以及對(duì)比例中使用的十四醇以及吐溫-80均為國(guó)藥集團(tuán)生產(chǎn)，分析純。實(shí)施例以及對(duì)比 例中甘油為北京化工廠生產(chǎn)，分析純。實(shí)施例以及對(duì)比例中水為蒸餾水。
[0105] 實(shí)施例1
[0106]在40-50°C 下，稱取6.00g十四醇，1.00g吐溫-80，及2.58g水，
[0107] 將稱量好的吐溫-80置于燒杯中，向其中加入稱量好的水，在攪拌的條件下滴加稱 量好的十四醇，
[0108] 在攪拌的條件下分6次加入稱量好的十四醇，每次加入lg，間隔攪拌30s，
[0109] 使上述各組分充分混合均勻，制備成微乳狀相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料。
[0110] (1)對(duì)制得的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料進(jìn)行DSC分析，程序?yàn)椋?br>[0111] 1)在80°C恒溫;2) 10°C/min降至0°C，結(jié)果如圖2所示。由圖2可明顯看出，熱焓值為 174· 0J/g，凝固點(diǎn)為：36 · 09°C，19 · 83°C。
[0112] (2)對(duì)制得的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料用紅外光譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果如圖3所示， 3375cm- 1，2956cm-1，2916cm-1，2849cm-1，1654cm- 1，1467cm-1，1057cm-1，721cm-1。
[0113] 實(shí)施例2
[0114] 在40-50°C下，稱取6. OOg十四醇，1. OOg吐溫-80，及4.55g甘油，
[0115] 將稱量好的吐溫-80置于燒杯中，向其中一次性加入稱量好的甘油，
[0116] 充分?jǐn)嚢枋雇聹?80充分溶解后，在攪拌的條件下分6次加入稱量好的十四醇，每 次加入lg，間隔攪拌30s，
[0117] 繼續(xù)攪拌使上述各組分充分混合均勻，制備成微乳狀相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料。
[0118] (1)對(duì)制得相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料進(jìn)行DSC分析，程序?yàn)椋?br>[0119] 1)在80°C恒溫;2) 10°C/min降至0°C，結(jié)果如圖4所示。由圖4可明顯看出，熱焓值為 157.61^，凝固點(diǎn)為：31.69°(：，27.47°(：。
[0120] (2)對(duì)制得的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料用紅外光譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果如圖5所示。紅外 光譜特征峰為：3327cm- 1，2918cm-1，2850cm-1，1737cm-1，1648cm- 1，1462cm-1，1349cm-1， 1248cm-1，1098cm- 1，1042cm-1，848cm-1，719cm-1。
[0121] 實(shí)施例3
[0122] 在40-50°C下，稱取6. OOg十四醇，1. Og吐溫-80，1 g水及1.8g甘油，
[0123] 將稱量好的吐溫-80置于燒杯中，向其中加入稱量好的甘油及水，
[0124] 充分?jǐn)嚢枋雇聹?80充分溶解后，在攪拌的條件下分6次加入稱量好的十四醇，每 次加入lg，間隔攪拌30s，
[0125] 繼續(xù)攪拌使上述各組分充分混合均勻，制備成微乳狀相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料。
[0126] (1)對(duì)制得相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料進(jìn)行DSC分析，程序?yàn)椋?br>[0127] 1)在80 °C恒溫；2) 10 °C/min降至0 °C，如圖6所示。由圖6可明顯看出，熱焓值為 131 · 6J/g，凝固點(diǎn)為：34· 49°C，21 · 25°C。
[0128] (2)對(duì)制得的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料用紅外光譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果如圖7所示，紅外 特征峰為：3269cm- 1，2956cm-1，2915cm-1，2847cm-1，1472cm- 1，1462cm-1，1348cm-1，1122cm-1， 1057cm- 1，1041cm-1，1002cm-1，932cm-1，729cm- 1，719cm-1。
[0129] 實(shí)施例4
[0130] 在40-50°C 下，稱取6. OOg十四醇，1. OOg吐溫-80，及4.20g水，
[0131 ]將稱量好的吐溫-80置于燒杯中，向其中加入稱量好的水，
[0132] 在攪拌的條件下將稱量好的十四醇，分6次加入，每次加入lg，間隔攪拌30s，
[0133] 繼續(xù)攪拌使上述各組分充分混合均勻，制備成微乳狀相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料。
[0134] (1)對(duì)制得相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料進(jìn)行DSC分析，程序?yàn)椋?br>[0135] 1)在80°C恒溫;2) 10°C/min降至0°C，結(jié)果如圖8所示。由圖8可明顯看出，熱焓值為 168 · 6J/g，凝固點(diǎn)為：31 · 09°C，29 · 08°C。
[0136] (2)對(duì)制得的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料用紅外光譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果如圖9所示。 3325cm- 1，2954cm-1，2916cm-1，2848cm-1，1737cm- 1，1462cm-1，1349cm-1，1096cm-1，1059cm- 1， 1026cm-1，1002cm-1，972cm-1，719cm- 1。
[0137] 實(shí)施例5
[0138] 在40-50°C 下，稱取6 · OOg十四醇，1 · 50g吐溫-80，及2 · 50g水，1 · 80g甘油，
[0139] 將稱量好的吐溫-80置于燒杯中，向其中加入稱量好的水，
[0140]在攪拌的條件下將稱量好的十四醇，分6次加入，每次加入lg，間隔攪拌30s，
[0141] 通過超聲波振蕩方式使各組份均勻混合，制備成微乳液，即相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料。
[0142] (1)對(duì)制得相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料進(jìn)行DSC分析，程序?yàn)椋?br>[0143] 1)在80°C恒溫;2) 10°C/min降至0°C，由圖10可明顯看出，熱焓值為154.7J/g，凝固 點(diǎn)為：33.33°C，22.45°C。
[0144] (2)對(duì)制得的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料用紅外光譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果如圖11所示。 3271cm- 1，2955cm-1，2915cm-1，2848cm-1，1471cm- 1，1462cm-1，1060cm-1，1024cm-1，1002cm- 1， 729cm-1。
[0145] 對(duì)比例1
[0146] (1)對(duì)十四醇進(jìn)行DSC分析，程序?yàn)椋?br>[0147] 1)在60°(：恒溫；2)10°(：/11^11降至-10°(：;3)在-10°(：穩(wěn)定511^11 ;3)10°(：/1^11升至60 °C，結(jié)果如圖1所示。由圖1可明顯看出，熱焓值為208.4J/g，凝固點(diǎn)為:33.37 °C，30.52 °C。
[0148] 對(duì)比例2
[0149] 在40-50°C下，稱取6.00g十四醇，1.00g吐溫-80，及10g水，將稱量好的吐溫-80置 于燒杯中，向其中加入稱量好的水，在攪拌的條件下分6次加入稱量好的十四醇，每次加入 lg，間隔攪拌30s，繼續(xù)攪拌，制備成相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，此法制成的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料有嚴(yán) 重的分層現(xiàn)象，不具有實(shí)用價(jià)值。
[0150] 對(duì)比例3
[0151] 在40-50 °C下，稱取6.00g十四醇，1.00g吐溫-80及1 g水，將稱量好的吐溫-80置于 燒杯中，向其中加入稱量好的水，在攪拌的條件下分6次加入稱量好的十四醇，每次加入1 g， 間隔攪拌30s，分6次加入繼續(xù)攪拌使上述各組分充分混合均勻，制備成微乳狀相變儲(chǔ)熱復(fù) 合材料。該相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料冷凝后硬度大，形成堅(jiān)硬固體，不適于應(yīng)用。
[0152] (1)對(duì)制得相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料進(jìn)行DSC分析，1)在80°C恒溫;2) 10°C/min降至0°C， 結(jié)果如圖12所示。由圖12可明顯看出熱焓值為167.4J/g，凝固點(diǎn)為:34.93 °C，21.39 °C。
[0153] (2)對(duì)制得的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料用紅外光譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果如圖13所示。 3277cm- 1，2956cm-1，2915cm-1，2847cm-1，1472cm- 1，1462cm-1，1348cm-1，1057cm-1，1041cm- 1， 1023cm-1，1002cm-1，932cm-1，719cm- 1〇
[0154] 本方法制備的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料雖然其熱焓值較大，相變溫度也在人體感覺舒適 的最佳溫度范圍內(nèi)，但其在冷凝后呈堅(jiān)硬固體，在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生極大的不便。
[0155] 對(duì)比例4
[0156] 在40-50°C下，稱取6.00g十四醇，1.00g吐溫-80，及10g甘油，將稱量好的吐溫-80 置于燒杯中，向其中加入稱量好的甘油，充分?jǐn)嚢枋雇聹?80充分溶解后，在攪拌的條件下 分6次加入稱量好的十四醇，每次加入lg，間隔攪拌30s，繼續(xù)攪拌，制備成相變儲(chǔ)熱復(fù)合材 料，此法制成的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料有嚴(yán)重的分層現(xiàn)象，不具有實(shí)用價(jià)值。
[0157] 對(duì)比例5
[0158] 在40-50°C下，稱取6.00g十四醇，1.00g吐溫-80，及1.00g甘油，將稱量好的吐溫-80置于燒杯中，向其中加入稱量好的甘油，充分?jǐn)嚢枋雇聹?80充分溶解后，在攪拌的條件 下分6次加入稱量好的十四醇，每次加入lg，間隔攪拌30s，繼續(xù)攪拌使上述各組分充分混合 均勻，制備成微乳狀相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，該相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料冷凝后硬度大，形成堅(jiān)硬固 體。
[0159] (1)對(duì)制得相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料進(jìn)行DSC分析，程序?yàn)椋?br>[0160] (1)對(duì)制得相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料進(jìn)行DSC分析，1)在80°C恒溫;2) 10°C/min降至0°C， 結(jié)果如圖14所示。由圖14可明顯看出熱焓值為165.4J/g，凝固點(diǎn)為:31.90°C，26.60°C。
[0161] (2)對(duì)制得的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料用紅外光譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果如圖15所示。紅外 特征峰位：3320cm- 1，2955cm-1，2916cm-1，2848cm-1，1462cm- 1，1060cm-1，1027cm-1，1002cm-1， 973cm _1,729cm_1〇
[0162] 本方法制備的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料雖然其熱焓值較大，相變溫度也在人體感覺舒適 的最佳溫度范圍內(nèi)，但其在冷凝后呈堅(jiān)硬固體，在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生極大的不便。
[0163] 對(duì)比例6
[0164] 在40-50 °C下，稱取6 · 00g十四醇，1 · 00g吐溫-80，5g水及5g甘油，將稱量好的吐溫-80置于燒杯中，向其中加入稱量好的甘油及水，充分?jǐn)嚢枋雇聹?80充分溶解后，在攪拌的 條件下分6次加入稱量好的十四醇，每次加入lg，間隔攪拌30s，繼續(xù)攪拌，制備成相變儲(chǔ)熱 復(fù)合材料，此法制成的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料有嚴(yán)重的分層現(xiàn)象，不具有實(shí)用價(jià)值。
[0165] 對(duì)比例7
[0166] 在40-50 °C下，稱取6. OOg十四醇，1. OOg吐溫-80，3g水及5g甘油，將稱量好的吐溫-80置于燒杯中，向其中加入稱量好的甘油及水，充分?jǐn)嚢枋雇聹?80充分溶解后，在攪拌的 條件下分6次加入稱量好的十四醇，每次加入lg，間隔攪拌30s，繼續(xù)攪拌，此法制成的相變 儲(chǔ)熱復(fù)合材料有嚴(yán)重的分層現(xiàn)象，不具有實(shí)用價(jià)值。
[0167] 以上結(jié)合【具體實(shí)施方式】和范例性實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，不過這些說明并 不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下， 可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案及其實(shí)施方式進(jìn)行多種等價(jià)替換、修飾或改進(jìn)，這些均落入本發(fā)明 的范圍內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料含有中長(zhǎng)鏈醇。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，該相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的相變溫度在25 ~35°C的低溫范圍內(nèi)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料含有水或者含有 多元醇，或者同時(shí)含有水和多元醇，所述多元醇優(yōu)選為甘油；該復(fù)合材料還含有表面活性 劑，優(yōu)選吐溫系列的表面活性劑，更優(yōu)選為吐溫-80、吐溫-60、吐溫-40和/或吐溫-20，最優(yōu) 選吐溫-80。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，其特征在于，所述中長(zhǎng)鏈醇的鏈 長(zhǎng)為C8-C16，優(yōu)選Cl日-Cl日，更優(yōu)選C12-C14，尤其是十四醇。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料包含W 下重量配比的組份： 表面活性劑:0.5~1.5份，優(yōu)選0.6~1.2份，更優(yōu)選0.8~1.0份； 中長(zhǎng)鏈醇:6份； 水:0.4~5份，優(yōu)選0.6~4.0份，更優(yōu)選0.8~3.0份，最優(yōu)選1.0~2.0份； 優(yōu)選地，該復(fù)合材料的紅外光譜特征峰為：3375cm-i，2956cnfi，2916cm-i，2849cm-i， 1654cm-1，1467cm-1，1057cm-1，721cm-1。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料包含W 下重量配比的組份： 表面活性劑:0.5~1.5份，優(yōu)選0.6~1.2份，更優(yōu)選0.8~1.0份； 中長(zhǎng)鏈醇:6份； 多元醇:3~5重量份，優(yōu)選3.2~4.5份，更優(yōu)選3.5~4.2份，最優(yōu)選3.6~4.0份， 優(yōu)選地，該復(fù)合材料的紅外光譜特征峰為：3327cm-1，2918cm-1，2850cm-1，1737cm-1， 1648cnfi，1462cnf 1，1349cnf 1，1248cnfi，1098cnf 1，1042cnf 1，848cnfi，719cnf 1。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料包含W 下重量配比的組份： 表面活性劑： 1~1.5份； 中長(zhǎng)鏈醇（如十四醇）：6份 米： 2~2.5份； 多元醇（如甘油）： 1.5~2份； 優(yōu)選地，該復(fù)合材料的紅外光譜特征峰為：3269cm-l，2956cm-i，2915cm-i，2847cm-i， 1472cm-1，1462cm-1，1348cm-1，1122cm-1，1057cm-1，1041cm-1，1024cm-1，1002cm-1，932cm-i， 729cnfi，719cnfi。8. -種制備根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的方法，其特征在于，該 方法包括W下步驟： 在40-50°C下，按上述重量配比稱取中長(zhǎng)鏈醇(如十四醇）、表面活性劑和水， 將稱量好的表面活性劑置于容器中，向其中加入稱量好的水， 加入中長(zhǎng)鏈醇(如十四醇），優(yōu)選在攬拌的條件下加入，更優(yōu)選分批加入或滴加，攬拌速 度為300~1000巧m， 使上述組分混合，優(yōu)選通過繼續(xù)攬拌或超聲波振蕩方式使各組分充分混合均勻，制備 成微乳狀相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述方法制得的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，其相變溫度為30~40°C之間。10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料的用途，用于制備熱敷制劑，或者 用于熱敷療法，優(yōu)選用于軟組織損傷疾病的治療，更優(yōu)選用于與人體產(chǎn)生熱量的相互反饋， 即在忽略熱量流失條件下，首先儲(chǔ)熱材料提供熱量給人體，當(dāng)人體表面溫度升高后提供熱 量給儲(chǔ)熱材料，然后儲(chǔ)熱材料再提供熱量給人體。
【文檔編號(hào)】C09K5/06GK106085365SQ201610392128
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日 公開號(hào)201610392128.6, CN 106085365 A, CN 106085365A, CN 201610392128, CN-A-106085365, CN106085365 A, CN106085365A, CN201610392128, CN201610392128.6
【發(fā)明人】賀安琪, 徐怡莊
【申請(qǐng)人】寧海德寶立新材料有限公司