一种用于新型烟草滤棒中的降温储能相变材料及其制备方法与流程

2021-02-02 14:02:21|

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本发明涉及降温储能相变材料技术领域，具体涉及一种用于新型烟草滤棒中的降温储能相变材料及其制备方法。

背景技术：

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目前降温材料在生产生活中的应用已经日趋广泛，其原理基本上都是用显热材料、潜热储能材料和化学反应储能材料三大类。显热储能材料主要是通过提高液体储能介质的温度进行储能的，显热储能方式虽然简单、成本低，但在实际应用过程中，无法维持恒定温度释放所有能量，不具有太高的应用价值。化学反应储能主要利用可逆化学反应过程中的反应热进行储能，是化学能与热能相互转化的过程。虽然化学反应储能具有高储能密度，但可逆技术本身比较复杂且使用不便，在实际应用过程中存在许多困难。潜热储能是利用相变材料在相变过程中都要储存和释放相变潜热的原理来实现蓄热的。潜热储能材料不仅储能密度大、体积变化小、使用方便，并且在相变过程中，温度可以近似保持恒定。在这三类储能材料中，可发生潜热储能的材料种类较多，最具有应用价值。为了提高能源利用率，解决能源供求之间的不平衡，广大研究者正在进行相变材料的各种开发和利用。相变储能材料是缓解能量供求在时间、地点及强度上不匹配的有效方式，相变材料主要使用的是固液相变材料和固固相变材料，但是还存在着相变潜热较低，价格较高的问题，且相变材料制备过程繁琐，相变焓随着循环次数衰减严重以及无法满足不同温度需求的问题。

技术实现要素：

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本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于新型烟草滤棒中的降温储能相变材料及其制备方法，本发明相变材料对环境无污染、无毒、对人体无危害， sbs／脂肪醇复合相变材料具有很好的热稳定性，sbs作为弹性体，有效的增加了脂肪醇的韧性，该相变材料的各种性能满足检测指标要求，可以作为一种复合材料，通过成型工艺和成型模具，制备出用于烟草滤棒的降温段，直接添加或复合进烟草滤棒中。
[0004]
本发明的目的是通过如下技术措施来实现的。
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本发明提供一种用于新型烟草滤棒中的降温储能相变材料，该降温储能相变材料由不同分子量的ar级聚乙二醇（脂肪醇）和工业级sbs（苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物）混合而成。
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在上述技术方案中，所述ar级脂肪醇为ar级十二醇、ar级十四醇、ar级十六醇、ar级十八醇中的一种或几种的混合。优选阿拉丁厂家的ar级十二醇(c12oh)、ar级十四醇(c14oh)、ar级十六醇(c16oh)、ar级十八醇(c18oh)。
[0007]
优选岳阳石化的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（sbs）。
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本发明还提供一种用于新型烟草滤棒中的降温储能相变材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将脂肪醇和sbs分别用thf（四氢呋喃）溶解，为了加快溶解速率，采用磁力搅拌器边
加热边搅拌；（2）选择相变温度为45℃，将步骤（1）获得的脂肪醇和sbs的溶解物按照不同的质量比共混；（3）在40℃下使用旋转蒸发器将sbs／脂肪醇共混物旋蒸1h以除去四氢呋喃，得到目标产物；（4）将目标产物在真空干燥箱中干燥12h备用。
[0009]
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：经测试，该相变材料对环境无污染、无毒、对人体无危害、热稳定好、力学性能优异。多分子聚乙二醇和sbs的作用为提供相变焓和储能材料核心材料，并辅助制备均匀的混合物。该相变材料的各种性能满足检测指标要求，可以在新型烟草中大量应用。
具体实施方式
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下面将结合本发明实施方法，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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实施例1一种降温储能相变材料，制备原料为：不同分子量的ar级聚乙二醇（脂肪醇）和工业级苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（sbs）。
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降温储能相变材料的制备方法包括以下步骤：步骤一：将脂肪醇和sbs分别用thf溶解，为了加快溶解速率，采用磁力搅拌器边加热边搅拌；步骤二：选择相变温度为45℃，按照不同的质量比共混；步骤三：在40℃下使用旋转蒸发器将sbs／脂肪醇共混物旋蒸1h以除去四氢呋喃，获得目标产物；步骤四：将目标产物在真空干燥箱中干燥12h备用。
[0013]
优选阿拉丁厂家的ar级十二醇(c12oh)、ar级十四醇(c14oh)、ar级十六醇(c16oh)、ar级十八醇(c18oh)和岳阳石化的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（sbs）。
[0014]
按下表混合样品含量：两种不同含量的材料混合后做各种性能测试，包括红外光谱（ftir）、差示扫描量热分析（dsc）、热重分析(tg)、力学性能等测试。
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根据测试结果可知：1.可以通过调整不同碳链脂肪醇的含量来控制制品的相变温度，而随着脂肪醇碳链长度的增加，制品的相变温度也随着上升，制品的储热性能也是呈现线性关系，有一定程度的上升。
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2.通过tg测试表明，脂肪醇相变材料的热稳定剂非常良好，能够满足材料的日常使用。
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3.其力学性能非常差，无法作为烟用相变材料的使用，如果要作为烟用相变材料使用，还得进一步改性。
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根据以上结果分析，针对其力学性能，进行下一步改性工作。sbs作为一种弹性体，其力学性能优异，特别是其韧性非常好，选择sbs作为脂肪醇的改性剂，利用二者的力学性能互补性，将二者进行物理共混。
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实施例2按下表混合样品含量：两种不同含量的材料混合后做各种性能测试，包括红外光谱（ftir）、差示扫描量热分析（dsc）、热重分析(tg)、力学性能测试、隧道扫描电镜、气味测试、环保性能测试。
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根据测试结果可知：1. 多分子聚乙二醇和sbs的作用为提供相变焓和储能材料核心材料，并辅助制备均匀的混合物。由dcs得出，醇类具有良好的自成核特性，故而在凝固过程中过冷度很小，脂肪醇的过冷度仅为 0.01 ℃。同时也得到了热稳定性好的结论。可见，脂肪醇是合适的蓄热材料候选，其他脂肪醇也是合适的蓄热材料。
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2.随着碳链数含量的减少，共混物的相变焓值逐渐增加，共混物侧链可结晶碳原子数和结晶度逐渐增加，脂肪醇在整个烷基链所占的比重也逐渐减少，而样品的相变温度在逐渐的增加。证明可以通过调整不同脂肪醇的含量来控制相变温度的变化。
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3.sbs／脂肪醇复合相变材料具有很好的热稳定性，5％失重温度在200度以上。
[0023]
4.随着sbs含量的增加，材料的力学性能得到了极大的改善，sbs作为弹性体，有效的增加了脂肪醇的韧性，材料的力学性能得到了极大的改善，样品具有很强的可加工性能，可以作为一种复合材料，通过成型工艺和成型模具，制备出用于烟草滤棒的降温段，直接添加或复合进烟草滤棒中。
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5.样品的气味散发物质中，十八项醛酮和五苯基本都符合环保需求。气味评价常温条件下也是满足无异味的要求。
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本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0026]
尽管已经示出和描述了本发明的实施方法，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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