复合相变材料（PCM）、用于制造复合PCM的方法和包括复合PCM的服装制品技术

提供了复合相变材料，用于制造复合相变材料的方法和用于温度调节的包括复合相变材料的服装制品。在一个实例中，所述复合相变材料包含交联聚乙二醇基体和相变材料填料。所述交联聚乙二醇基体和相变材料填料各自具有约10至约60℃的相变温度。此外，所述复合相变材料具有大于约50 kJ/kg的潜热焓。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年1月13日提交的美国临时申请61/926685的权益。
本
大体上涉及相变材料。更具体地，本
涉及复合相变材料，用于制造复合相变材料的方法和用于温度调节的包括复合相变材料的服装制品。温度调节服装是有用的，并且对于在高温中或接近高温工作、生活或娱乐的人通常是必需的。除了消防的极端实例之外，许多其它类型的职业需要保护工作者免受高温影响的服装。尽管这些工作者通常不需要接近烈火工作，但他们可能暴露于自然高温例如在热沙漠区或热带气候中，或暴露于由于接近加热的设备(例如锅炉、窑炉、熔炉、焊机)和/或材料(例如钢水、热沥青)而升高的温度。甚至极度的体热产生可能必须使用温度调节服装，特别是当穿着挡住体热的服装(例如非透过性防护服、焊工围裙)时。许多技术用于服装以调节温度。例如，一些消防员用服装具有将来自火焰的热从身体反射走的反射组件。消防员服装可以包括使身体与高环境温度隔离的隔热组件。主动技术如泵驱动水冷却也偶尔用于防护服。然而，这些技术对于保护典型的移动工作者或运动参与者免受闷热是不足和/或不切实际的。近年来，服装制造商已将被动冷却技术并入服装如背心、衬衫、夹克衫、裤子、手套、鞋等。例如，一些服装并入可以在穿着前冷冻结实的液囊，穿着期间，通过固体至液体的熔化提供冷却。这样的技术的缺点是需要在每次使用之前冷冻服装。此外，囊的使用增加了例如由于囊材料故障导致的液体泄漏的可能性。因此，制造商已经偶尔尝试使用能够在其固相和液相之间的转变过程中释放和吸收热量的相变材料。相变材料由于相变过程中相对小的温度变化而可用于温度调节。通常，当温度达到相变材料的熔点或相变点时，大多数使用的相变材料进行固体至液体相变。因此，当固体至液体相变材料用于温度调节服装时，微观或宏观封装物通常用于防止流动和泄漏。例如，在US 2011/0056622 A1中，使用由聚合物膜形成的囊封装来源于天然来源的相变材料(例如植物油)。然而，这样的笨重的宏观封装物如囊和包装阻碍使用者的活动并且增加泄漏风险。聚合物与相变材料的整合已经允许相变材料的粒化，参见例如US 4,587,279、US 5,765,389和US 6,047,106，其中将聚乙二醇(PEG)与聚合物共混以形成可用于能量储存或除冰的小球。然而，尚未证明这样的技术对于用于温度调节服装应用是安全的，所述温度调节服装应用能有效地控制人体微气候处于舒适温度下。因此，仍然需要可以安全、实际和有效控制温度调节服装中人体的微气候的改进材料。专利技术概述提供了复合相变材料，用于制造复合相变材料的方法和用于温度调节的包括复合相变材料的服装制品。在一个示例性实施方案中，复合相变材料包含交联聚乙二醇基体和相变材料填料。交联聚乙二醇基体和相变材料填料各自具有约10至约60℃的相变温度。此外，复合相变材料具有大于约50 kJ/kg的潜热焓。在另一个实施方案中，提供了用于制造复合相变材料的方法。所述方法包括将聚乙二醇和相变材料填料添加至溶剂。该方法将聚乙二醇、相变材料填料和溶剂混合至均匀。所述方法还包括将聚乙二醇、相变材料填料和溶剂浇铸至模具中。所述方法使溶剂挥发。在另一个实施方案中，提供了包括复合相变材料的服装制品。对于这样的服装制品，复合相变材料包含交联聚乙二醇基体和相变材料填料。交联聚乙二醇基体和相变材料填料各自具有约10至约60℃的相变温度。此外，复合相变材料具有大于约50 kJ/kg的潜热焓。附图简述下文将结合以下附图描述各种实施方案，其中相同的数字表示相同的元件，并且其中：图1是根据示例性实施方案的干凝胶反应历程的示意图；图2显示根据实施例1形成的复合相变材料的差示扫描量热法（DSC）曲线；和图3显示具有和不具有根据实施例1形成的复合相变材料的安全鞋之间的温度变化。详细描述以下详细描述在性质上仅是示例性的并且不意图限制本文描述的复合相变材料，用于制造复合相变材料的方法和包括复合相变材料的服装制品。此外，不意图受限于前述
技术介绍
或下文详细描述中呈现的任何理论。本文考虑的复合相变材料（复合PCM）满足温度调节服装中改进的材料的需要，其通过提供用作支撑相变材料填料的基体材料网络的交联聚乙二醇（PEG）。将相变材料填料固定化并且缠绕在所述网络中。因此，即使当温度高于复合PCM的相变温度时，复合PCM也可以保持稳定的形状。示例性复合PCM进一步包含通过防止吸水、沾污和磨损而保护复合PCM的表面涂层或表面层。因此，复合PCM可以在未密封包装内用作温度调节服装中的分隔材料，即复合PCM通过表面涂层被内在地密封并且不需要额外的包装，例如囊。在一个示例性实施方案中，复合PCM由基体材料、相变材料填料或填充材料、表面活性剂和表面涂层组成。任选地，复合PCM可以包含添加剂。更具体地，示例性基体材料是基于聚乙二醇的交联聚合物网络，示例性相变材料填料是固定化在网络中的游离PCM，且示例性表面涂层材料在网络上或包围网络提供连续层。在该复合PCM中，相变材料填料和基体材料两者都执行热储存和温度调节功能。所有组分的协同作用形成具有约10至约60℃的相变温度，大于约50 kJ/kg的潜热焓和形状稳定性的复合PCM。在一个示例性实施方案中，复合PCM具有约25至约35℃的相变温度。各种实施方案的聚乙二醇网络的相变温度取决于聚乙二醇的分子量。此外，聚乙二醇的分子量影响复合PCM的交联密度和机械强度。因此，评价和测试作为基体、网络或基材材料的一系列具有不同分子量的聚乙二醇及其组合。通常，具有约600至约20,000的分子量的聚乙二醇可以用于形成复合PCM。在一个示例性实施方案中，具有约600至约6000的分子量的聚乙二醇用于形成复合PCM。通常，交联剂，例如多异氰酸酯、聚环氧化物和聚酐用于交联聚乙二醇。复合PCM通常包含至少约50重量%的聚乙二醇以便形成聚乙二醇基体。一个示例性复合PCM包含约50重量%至约90重量%的聚乙二醇。示例性相变材料填料是根据化合物或组合物的相变温度和与网络或基体材料，例如聚乙二醇的相容性选择的化合物或共混组合物。例如，相变材料填料可以是链烷烃、脂肪醇和/或脂肪酸或其组合。在示例性实施方案中，相变材料是饱和直链烷烃，例如十四烷、十六烷、十八烷、二十烷、二十二烷、二十四烷、二十六烷、二十八烷等。在示例性实施方案中，相变材料是脂肪醇，例如癸醇、月桂醇、肉豆蔻醇、鲸蜡醇、硬脂醇等。在示例性实施方案中，相变材料是脂肪酸，例如辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸等。还考虑可再生材料，例如在US 2011/0056622 A1中公开的那些也可以用作相变材料填料。例如，可再生相变材料填料可以来源于农产品，例如生物质，即动物产品和植物，包括大豆、棕榈、椰子、向日葵、菜籽、棉籽、亚麻籽、蓖麻、花生、橄榄、红花、月见草、琉璃苣、carboseed和动物油脂。可再生相变材料填料可以包括选择的一种或多种农业起始材料的油、脂肪、脂肪酸或脂肪酸衍生物。示例性可再生相变材料是脂肪酸、脂肪酸衍生物和来源于可再生来源，例如大豆、棕榈、椰子、向日葵、菜籽、棉籽、蓖麻、花生、橄榄或动物产品的混合物。通常，复合PCM包含约10重量百分数（重量%）或更多的相变材料填料，多本文档来自技高网...

【技术保护点】
复合相变材料，其包含：交联聚乙二醇基体；和相变材料填料，其中所述交联聚乙二醇基体和相变材料填料各自具有约10至约60℃的相变温度，并且其中所述复合相变材料具有大于约50 kJ/kg的潜热焓。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.13 US 61/926685;2015.01.06 US 14/5908701. 复合相变材料，其包含：交联聚乙二醇基体；和相变材料填料，其中所述交联聚乙二醇基体和相变材料填料各自具有约10至约60℃的相变温度，并且其中所述复合相变材料具有大于约50 kJ/kg的潜热焓。2. 权利要求1的复合相变材料，其中所述相变材料填料为所述复合相变材料的约10至约50重量%。3. 权利要求2的复合相变材料，其中所述相变材料填料为所述复合相变材料的约30至约40重量%。4. 权利要求1的复合相变材料，其中所述相变材料填料为十八烷。5. 权利要求1的复合相变材料，其进一步包含外涂层以防止所述相变材料填料从所述复合材料渗出。6. 权利要求1的复合相变材料，其进一步包含表面活性...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩英，汪慰军，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US