[发明专利]矿用降温蓄冷剂及制备方法

说明书

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3℃/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℃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            4-8

10％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。

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℃，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，使其混合均匀；

c、加入10％的硼砂溶液，搅拌至混合均匀，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℃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。

附图说明

图1为蓄冷材料相变过程的DSC曲线。

具体实施方式

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℃，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，使其混合均匀；

c、加入10％的硼砂溶液，搅拌至混合均匀，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℃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。