基于无机相变的控温自发热膜及其制备方法技术

一种基于无机相变的控温自发热膜，包括载体、无机水合盐、自发热金属粉和水。自发热金属粉包括铁粉和铝粉。载体包括控温载体和纤维载体，控温载体包括纸张、布料、多孔膜或棉纱；纤维载体包括纤维和活性炭。无机水合盐溶解于水并均匀喷涂在控温载体上形成控温层；自发热金属粉均匀分布在纤维载体中形成纸状膜；无机控温层与纸状膜贴合。或，自发热金属粉、无机水合盐与纤维载体均溶解于水并混合均匀，并涂覆在控温载体上压制形成控温纸状膜。或，自发热金属粉、无机水合盐与纤维载体均溶解于水并混合均匀，使得自发热金属粉和无机水合盐均匀分布在纤维载体中，并与纤维载体共同形成控温纸状膜。本发明专利技术具有温度精确可控、发热能效高等优点。

Temperature-Controlled Spontaneous Heating Film Based on Inorganic Phase Change and Its Preparation Method

A temperature-controlled spontaneous heating film based on inorganic phase transformation includes carrier, inorganic hydrate salt, spontaneous heating metal powder and water. Spontaneous heating metal powder includes iron powder and aluminium powder. The carrier includes temperature control carrier and fiber carrier, temperature control carrier includes paper, cloth, porous membrane or cotton yarn, and fiber carrier includes fiber and activated carbon. Inorganic hydrate salt dissolves in water and sprays uniformly on temperature control carrier to form temperature control layer; spontaneous heating metal powder distributes evenly in fiber carrier to form paper-like membrane; inorganic temperature control layer adheres to paper-like membrane. Or, spontaneous heating metal powder, inorganic hydrate salt and fiber carrier are dissolved in water and mixed evenly, and coated on temperature control carrier to form temperature control paper film. Or, spontaneously heated metal powder, inorganic hydrate salt and fiber carrier are dissolved in water and mixed evenly, so that spontaneously heated metal powder and inorganic hydrate salt are evenly distributed in the fiber carrier, and form temperature control paper membrane with the fiber carrier. The invention has the advantages of precise temperature control and high heating energy efficiency.

【技术实现步骤摘要】
基于无机相变的控温自发热膜及其制备方法
本专利技术涉及一种基于无机相变的控温自发热膜及其制备方法，属于材料合成及其医疗保健应用领域。
技术介绍
自发热膜(蒸汽暖贴)在保健用品中逐渐普及，主要应用于蒸汽眼罩、肩颈贴、暖宫贴等各种暖贴。现有的自发热膜的工作原理为：通过铁粉在水和氧气的共同作用下发生氧化反应而释放热能。具体反应方程式为2Fe+(3/2)O2+3H2O＝＝Fe2O3+3H2O+(804kJ)。自发热膜主要通过调节透气膜的透气率和水的比例来控制铁粉的氧化进程，从而控制发热膜的发热温度。但是，单靠控制透气膜，很难精确控制自发热膜的温度。现有的自发热膜通常存在发热温度不稳定、峰值温度过高、持续时间短等问题。如市售某品牌自发热贴在正常使用时，由于铁粉的快速氧化，自发热贴的温度快速升高至50～60，℃然后逐渐降温至35℃以下。整个发热过程持续时间约为20分钟。不同保健部位对自发热贴的输出温度有不同需求。对应蒸汽眼罩等敏感部位当输出温度达50℃以上时，容易造成皮肤烫伤等危害。而对于腰部等可带隔热层的部位，输出温度可略高一些。目前，自发热膜(蒸汽暖贴)尚无法精确调控温度，且发热时间不够长，影响治疗效果。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种基于无机热相变的控温自发热膜及其制备方法，利用特定相变温度区间的无机水合盐的热相变性质达到发热膜的精确控温。本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于无机相变的控温自发热膜，包括载体、无机水合盐、自发热金属粉和水；所述自发热金属粉包括铁粉和铝粉，其中所述铝粉的质量百分比含量为0.05％～50％；所述无机水合盐、自发热金属粉与所述载体一起形成均匀分布的膜状自发热材料。上述技术方案中，所述载体包括纤维载体，所述纤维载体包括纤维和活性炭。上述技术方案中，所述纤维包括纸纤维、木纤维、亲水化学纤维、碳纤维、碳纳米纤维中之一或多个。上述技术方案中，所述载体还包括控温载体，所述控温载体包括纸张、布料、多孔膜或棉纱。上述技术方案中，所述无机水合盐溶解于水并均匀喷涂在所述控温载体上形成无机控温层；所述自发热金属粉均匀分布在所述纤维载体中，并与所述纤维载体共同形成纸状膜；所述无机控温层与所述纸状膜贴合形成所述控温自发热膜。上述技术方案的另一种实施方式，所述自发热金属粉、无机水合盐纤维载体与水混合均匀，使得自发热金属粉和无机水合盐均匀分布在所述纤维载体中，并涂覆在控温载体上与所述控温载体共同压制形成控温纸状膜。上述技术方案中，所述自发热金属粉、无机水合盐、纤维载体与水混合均匀，使得自发热金属粉和无机水合盐均匀分布在所述纤维载体中，并与所述纤维载体共同形成控温纸状膜。上述技术方案中，所述无机水合盐包括Zn(NO3)2·4H2O、FeCl3·6H2O、NaHPO4·12H2O、Ca(NO3)2·4H2O、KF·2H2O、MgI2·8H2O、CaI2·6H2O、K2HPO4·7H2O、Zn(NO3)2·8H2O、Mg(NO3)2·4H2O、Fe(NO3)3·9H2O、NaS2O3·5H2O、MgSO4·7H2O、Na2SiO3·4H2O、Ca(NO3)2·3H2O、CH3COONa·3H2O中一种或多种混合物。上述技术方案中，所述控温自发热膜外表面还设置有微孔透气膜。一种基于无机相变的控温自发热膜的制备方法，所述方法包括：根据所述控温自发热膜目标控温区间，选择适宜的无机水合盐，并称取适量的无机水合盐；选择包括纤维和活性炭的纤维载体；称取适量的纤维载体和自发热金属粉；选择和称取适宜的工业盐和阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂；将自发热金属与工业盐、阴离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、纤维和活性炭以及无机水合盐在适量水中充分混合均匀，成为控温纸膜浆料；将混合均匀的控温纸膜浆液压制成控温自发热膜，并快速烘干；或将混合均匀的控温纸膜浆料涂敷在纸张、布料、多孔膜或棉纱中任一种载体上压制成控温自发热膜。上述技术方案中，所述阳离子表面活性剂选自胺盐、季铵盐或杂环型阳离子表面活性剂，其中胺盐包括三烷基氯化铵、聚酰胺环氧氯丙烷中一个或多个；所述阴离子表面活性剂包括磺酸盐型、羧酸盐型、硫酸酯盐型或磷酸酯盐型阴离子表面活性剂。一种基于无机相变的控温自发热膜的制备方法，所述方法包括：根据所述控温自发热膜目标控温区间，选择适宜的无机水合盐，并称取适量的无机水合盐；选择包括纤维和活性炭的纤维载体，并从纸张、布料、多孔膜或棉纱中选择一种作为控温载体；称取适量的载体物质和自发热金属粉；选择和称取适宜的工业盐和阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂；将自发热金属与阴离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、纤维和活性炭充分混合均匀，成为纸膜浆料；在纸膜浆液中加入适量工业盐，搅拌均匀，使纸膜浆液成为浓浆液；将浓浆液均匀涂敷在控温载体上，辊压干燥后制成自发热膜；将无机水合盐溶解在水中，搅拌均匀后成为饱和盐溶液，将饱和盐溶液喷淋在控温基体上，并使其充分干燥后制成控温层；将自发热膜和控温层贴合，使其形成控温自发热膜。上述技术方案中，所述阳离子表面活性剂选自胺盐、季铵盐或杂环型阳离子表面活性剂，其中胺盐包括三烷基氯化铵、聚酰胺环氧氯丙烷之一或多个；所述阴离子表面活性剂选自磺酸盐型、羧酸盐型、硫酸酯盐型或磷酸酯盐型阴离子表面活性剂。本专利技术具有以下优点及有益效果：1)能够精确控制发热贴的工作温度范围，消除低温灼伤隐患；2)通过温度的准确调控，可以针对不同的应用环境和使用需求开发对应的功能细分产品；3)由于提高了发热能效，可有效地延长发热贴的工作时长。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。本专利技术利用了无机相变材料可用于存储和释放热能的特性，当温度变化跨过相变点温度时，材料发生相变，将能量存储或者释放，从而使体系温度基本保持不变。无机水合盐相变材料通常含有结晶水，其相变属于化学相变。当温度升高达到相变温度时，无机水合盐发生化学相转变失去结晶水，吸收热量；而当温度下降时，无机水合盐与水反应重新获得结晶水，释放出热量。因而，无机水合盐相变材料可起到调节温度、控温输出和延长温度输出时间等作用。当相转变材料的比例合适时，可将温度稳定在相变温度附近。不同种类的热相变材料的相转变温度各异，因而选择合适的相转变材料，便可调节自发热贴的输出稳定。一种基于无机相变的控温自发热膜，包括载体、无机水合盐、自发热金属粉和水。自发热金属粉包括铁粉和铝粉，其中铝粉的质量百分比含量为0.05％～50％；无机水合盐、自发热金属粉与载体一起形成均匀分布的膜状自发热材料。根据控温形成的实施方式不同，可以将原料及其制作过程分两种。其中一种实施方式为：无机水合盐与载体形成均匀分布的膜状控温层，同时自发热金属粉与载体形成自发热金属粉均匀分布其中的膜状发热层，将膜状控温层与膜状发热层贴合即可获得控温自发热膜。另一种实施方式为：无机水合盐和自发热金属粉与载体混合均匀并均匀分布在载体中，成为控温自发热膜。基于上述两种不同的实施方式，载体包括控温载体，控温载体包括纸张、布料、多孔膜或棉纱，无机水合盐溶解于水并均匀喷涂在载体上形成无机控温层。同时，载体还包括纤维和活性炭，纤维和活性炭形成纤维载体。自发热金属粉均匀分布在纤维载体中，并与纤维载体共同形成纸状膜；无机控温层与所述纸状膜贴合形成控温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无机相变的控温自发热膜，其特征在于，所述控温自发热膜包括载体、无机水合盐、自发热金属粉和水；所述自发热金属粉包括铁粉和铝粉，其中所述铝粉的质量百分比含量为0.05％～50％；所述无机水合盐和自发热金属粉与所述载体一起形成均匀分布的膜状自发热材料。

【技术特征摘要】
1.一种基于无机相变的控温自发热膜，其特征在于，所述控温自发热膜包括载体、无机水合盐、自发热金属粉和水；所述自发热金属粉包括铁粉和铝粉，其中所述铝粉的质量百分比含量为0.05％～50％；所述无机水合盐和自发热金属粉与所述载体一起形成均匀分布的膜状自发热材料。2.根据权利要求1所述的基于无机相变的控温自发热膜，其特征在于，所述载体包括纤维载体；所述纤维载体包括纤维和活性炭。3.根据权利要求2所述的基于无机相变的控温自发热膜，其特征在于，所述纤维包括纸纤维、木纤维、亲水化学纤维、碳纤维、碳纳米纤维之一或多个。4.根据权利要求2所述的基于无机相变的控温自发热膜，其特征在于，所述载体包括控温载体，所述控温载体包括纸张、布料、多孔膜或棉纱之一或多个；所述无机水合盐溶解于水并均匀喷涂在所述控温载体上形成无机控温层；所述自发热金属粉均匀分布在所述纤维载体中，并与所述纤维载体共同形成纸状膜；所述无机控温层与所述纸状膜贴合形成所述控温自发热膜。5.根据权利要求2所述的基于无机相变的控温自发热膜，其特征在于，所述载体包括控温载体，所述控温载体包括纸张、布料、多孔膜或棉纱之一或多个；所述自发热金属粉、无机水合盐、纤维载体与水混合均匀，使得自发热金属粉和无机水合盐均匀分布在所述纤维载体中，并涂覆在所述控温载体上与所述控温载体共同压制形成控温纸状膜。6.根据权利要求2所述的基于无机相变的控温自发热膜，其特征在于，所述自发热金属粉、无机水合盐、纤维载体与水混合均匀，使得自发热金属粉和无机水合盐均匀分布在所述纤维载体中，并与所述纤维载体共同形成控温纸状膜。7.根据权利要求1所述的基于无机相变的控温自发热膜，其特征在于，所述无机水合盐包括Zn(NO3)2·4H2O、FeCl3·6H2O、NaHPO4·12H2O、Ca(NO3)2·4H2O、KF·2H2O、MgI2·8H2O、CaI2·6H2O、K2HPO4·7H2O、Zn(NO3)2·8H2O、Mg(NO3)2·4H2O、Fe(NO3)3·9H2O、NaS2O3·5H2O、MgSO4·7H2O、Na2SiO3·4H2O、Ca(NO3)2·3H2O、CH3...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦进全，崔贤，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11