专利名称：矿用降温蓄冷剂及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种矿用降温蓄冷剂及制备方法，属于蓄冷技术领域，特别适用于深部高温矿井个人防护问题。
背景技术：
煤矿是我国的主要能源之一。随着社会的发展和煤炭资源开发的日益加强，矿井 开采深度越来越深，高温热害矿井也越来越多。目前，世界各主要采煤国家相继进入深部 开采，开采深度的逐步增加，地温也随之升高。据世界各地的测量资料，全球平均地温梯度 约为;TC/100m。高温热害矿井热源主要来自空气自压缩放热、围岩散热、机电设备散热、氧 化热和炸药爆破热等因素的影响，在这些因素的影响下，矿井温度远高于国家《煤矿安全规 程》规定的气候卫生标准，矿井热害对矿工的健康和煤矿生产造成的危害十分突出。这些危 害严重影响作业工人的效率以及他们的身心健康，甚至很可能导致一些矿井恶性事故的发 生，给矿井的安全生产及其日常管理带来了极大的威胁。研制一种能够在矿工防护服中吸 热的蓄冷材料，改善矿工的工作热环境，对提高他们的工作效率和身体抵抗力是具有重要 意义。蓄冷剂的种类有很多。如水、无机盐溶液、有机物、高分子材料和复合物。目前已公 开的以下高分子材料蓄冷剂技术方案，如中国专利CN1077977A中公开了一种用淀粉、淀 粉与冻胶及淀粉、冻胶和有机醇与水的混合物制备蓄冷剂；中国专CN1242018C公开了一种 用丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和马来酸酐混合，再加入双丙烯酸己二酯作交联剂，最后加入 硫酸钾作为引发剂，制得高分子蓄冷材料。上述这些技术方案制备的蓄冷剂存在的不足是 蓄冷时间短、成本高，有些还有有害物质等缺陷，不能满足高温矿井条件下工人长时间作业 的工作要求。
发明内容
针对现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种蓄冷剂蓄冷量大、无腐蚀性、无毒、 无污染、在常温常压下为凝胶状，且弹性、柔韧性较好，与人体密切接触时，充分发挥制冷效 果的矿用降温蓄冷剂，本发明的另一目的是提供该降温蓄冷剂制备方法。本发明是以高分子化合物聚乙烯醇为基本原料，加入一定比例的交联剂，其中交 联剂为10%硼砂溶液；再添加冰点降温助剂等配制成凝胶状蓄冷剂，将制得的蓄冷剂注入 成形容器，放在低于-15°c的冰室冻结、成形，然后将成形的蓄冷剂在室温下解冻并充填于 包装袋内。具体操作步骤如下矿用降温蓄冷剂包括下列重量份的原料高分子聚合物4-810% 硼砂溶液5-15冰点降温剂4-8水71-87 ；
将上述原料加热，混合搅拌均勻，即制得蓄冷剂；所述高分子聚合物为聚乙烯醇；所述冰点降温剂为丙二醇。
矿用降温蓄冷剂的制备操作方法包括以下步骤a、将聚乙烯醇和水加入容器中，边搅拌边加热至85 95°C，使聚乙烯醇完全熔 解；b、不断搅拌反应容器，添加冰点降温剂，使其混合均勻；C、加入10%的硼砂溶液，搅拌至混合均勻，并在此温度下保持10分钟，制得蓄冷 剂；d、将制得的蓄冷剂注入成形容器，放在低于_15°C的冰室冻结、成形，然后将成形 的蓄冷剂在室温下解冻并充填于包装袋内即得成品。本发明的矿用降温蓄冷剂具有以下特 点(1)该蓄冷剂是一种聚合物水凝胶，它能够在低温下具有柔软性的冷冻介质，其弹性、 柔韧性好，人体与其接触时，有舒适感；(2)蓄冷材料具有较大的相变潜热和合适的相变温 度；(3)可以反复使用，不碎裂，不收缩，且不产生分离水；(4)使用时可与人体密切接触，充 分发挥制冷效果；(5)无毒、无味、无污染；(6)蓄冷剂外包装的隔冷板、隔冷袋具有“环保、 高效隔冷保温”作用；(7)本蓄冷材料制取简单，不需要昂贵复杂的设备。
图1为蓄冷材料相变过程的DSC曲线。
具体实施例方式下面结合实施例，对本发明作进一步地描述。实施例1 矿用降温蓄冷剂包括下列重量份的原料聚乙烯醇6kg、10%硼砂溶液15kg、丙二醇4kg、水75kg。蓄冷剂的具体制备操作方法如下a、按上述配方，将聚乙烯醇和水加入容器中，边搅拌边加热至85 95°C，使聚乙 烯醇完全熔解；b、不断搅拌反应容器，添加冰点降温剂，使其混合均勻；C、加入10%的硼砂溶液，搅拌至混合均勻，并在此温度下保持10分钟，制得蓄冷 剂；d、将制得的蓄冷剂注入成形容器，放在低于_15°C的冰室冻结、成形，然后将成形 的蓄冷剂在室温下解冻并充填于包装袋内即得成品。该蓄冷剂起始融化温度-5. 1°C，熔解潜热242. lj/g，见图1 ；且毒性无；腐蚀性 无；外观无色透明凝胶体；稳定性相变蓄冷材料在相转变过程不产生的降解，寿命大于 5000次热循环，且化学性质稳定，无化学分解。并且具有较大的相变潜热，能够满足矿用降 温对蓄冷剂的需要，是一种较为理想的蓄冷材料。实施例2 矿用降温蓄冷剂包括下列重量份的原料
聚乙烯醇4kg、10%硼砂溶液5kg、丙二醇4kg、水87kg。蓄冷剂的具体制备操作方法同实施例1。该蓄冷剂起始融化温度-3. 60C，熔解潜热247. 5J/g。实施例3 矿用降温蓄冷剂包括下列重量份的原料聚乙烯醇4kg、10%硼砂溶液15kg、丙二醇8kg、水73kg。蓄冷剂的具体制备操作方法同实施例1。该蓄冷剂起始融化温度-4. 40C，熔解潜热225. 5J/g。实施例4 矿用降温蓄冷剂包括下列重量份的原料聚乙烯醇6kg、10%硼砂溶液5kg、丙二醇6kg、水83kg。蓄冷剂的具体制备操作方法同实施例1。该蓄冷剂起始融化温度-4. 50C，熔解潜热200. 2J/g。实施例5 矿用降温蓄冷剂包括下列重量份的原料聚乙烯醇6kg、10%硼砂溶液10kg、丙二醇8kg、水76kg。蓄冷剂的具体制备操作方法同实施例1。该蓄冷剂起始融化温度-2. 90C，熔解潜热176. 5J/g。实施例6 矿用降温蓄冷剂包括下列重量份的原料聚乙烯醇8kg、10%硼砂溶液5kg、丙二醇8kg、水78kg。蓄冷剂的具体制备操作方法同实施例1。该蓄冷剂起始融化温度-5. 60C，熔解潜热186. 4J/g。实施例7 矿用降温蓄冷剂包括下列重量份的原料聚乙烯醇8kg、10%硼砂溶液10kg、丙二醇5kg、水78kg。蓄冷剂的具体制备操作方法同实施例1。该蓄冷剂起始融化温度-5. 2 V，熔解潜热177. 9J/g。实施例8 矿用降温蓄冷剂包括下列重量份的原料聚乙烯醇8kg、10%硼砂溶液15kg、丙二醇10kg、水82kg。蓄冷剂的具体制备操作方法同实施例1。该蓄冷剂起始融化温度-3. 40C，熔解潜热221. 2J/g。实施例9 矿用降温蓄冷剂包括下列重量份的原料聚乙烯醇6kg、10%硼砂溶液8kg、丙二醇8kg、水71kg。蓄冷剂的具体制备操作方法同实施例1。该蓄冷剂起始融化温度-2. 60C，熔解潜热189J/g。
权利要求
矿用降温蓄冷剂，其特征在于包括下列重量份的原料高分子聚合物4-810％硼砂溶液5-15冰点降温剂 4-8水 71-87；将上述原料加热，混合搅拌均匀，即制得蓄冷剂；所述高分子聚合物为聚乙烯醇；所述冰点降温剂为丙二醇。
2.根据权利要求1所述的矿用降温蓄冷剂的制备方法，其特征在于具体制备操作方 法包括以下步骤a、将聚乙烯醇和水加入容器中，边搅拌边加热至85 95°C，使聚乙烯醇完全熔解；b、不断搅拌反应容器，添加冰点降温剂，使其混合均勻；C、加入10%的硼砂溶液，搅拌至混合均勻，并在此温度下保持10分钟，制得蓄冷剂； d、将制得的蓄冷剂注入成形容器，放在低于_15°C的冰室冻结、成形，然后将成形的蓄 冷剂在室温下解冻并充填于包装袋内即得成品。
全文摘要
本发明涉及矿用降温蓄冷剂及制备方法。本发明是以高分子化合物聚乙烯醇为基本原料，加入一定比例的交联剂，其中交联剂为10％硼砂溶液等；再添加冰点降温助剂等配制成凝胶状蓄冷剂，将制得的蓄冷剂注入成形容器，放在低于-15℃的冰室冻结、成形，然后将成形的蓄冷剂在室温下解冻并充填于包装袋内。本发明的矿用降温蓄冷剂具有以下特点(1)弹性、柔韧性好，人体与其接触时，有舒适感；(2)蓄冷材料具有较大的相变潜热和合适的相变温度；(3)可以反复使用，不碎裂，不收缩，且不产生分离水；(4)使用时可与人体密切接触，充分发挥制冷效果；(5)无毒、无味、无污染；(6)蓄冷剂外包装的隔冷板、隔冷袋具有“环保、高效隔冷保温”作用。
文档编号C09K5/02GK101824304SQ20101014697
公开日2010年9月8日 申请日期2010年4月14日 优先权日2010年4月14日
发明者刘欣, 周孟颖, 张奋奋, 李宾, 梁国治 申请人:安徽省煤炭科学研究院