本發(fā)明涉及個體防護(hù)裝備領(lǐng)域，尤其涉及一種基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服的制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球氣候變暖的加劇，人類在高溫環(huán)境中的工作時間和暴露時長不斷增加。高溫環(huán)境對人體健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，可能導(dǎo)致中暑、脫水等熱相關(guān)疾病，甚至在極端情況下可能引起死亡。有研究表明，在極端高溫情況下，死亡率可增加5.74%。在特殊行業(yè)和特定崗位，如國有重點(diǎn)煤礦、鋼鐵冶煉、造船和消防救援等領(lǐng)域，工作人員常常面臨超過30℃甚至高達(dá)50℃以上的高溫環(huán)境。這些環(huán)境不僅對工作人員的身心健康構(gòu)成威脅，還嚴(yán)重影響作業(yè)效率和安全性。在夏季高溫天氣下，戶外工作人員如環(huán)衛(wèi)工人、測繪人員、站崗軍人等也同樣面臨嚴(yán)峻的高溫挑戰(zhàn)。

2、傳統(tǒng)的服裝已經(jīng)無法滿足抵御高溫和個體降溫的特殊要求。個體降溫防護(hù)服作為一種簡單、快捷、典型的防護(hù)裝備，對于改善人體微氣候區(qū)的舒適性，提高高溫環(huán)境下的工作效率和安全性具有重要意義。然而，現(xiàn)有的降溫服技術(shù)主要分為主動式和被動式兩大類，各自存在一定的局限性。主動式降溫服依賴外部能源驅(qū)動制冷劑在服裝內(nèi)循環(huán)，有效帶走熱量。這類降溫服可分為液冷服和氣冷服，使用冰水或自然空氣/空調(diào)產(chǎn)生的冷空氣作為制冷劑。主動式降溫服的優(yōu)點(diǎn)在于能夠控制制冷速率，并提供較長時間的降溫效果。然而，它們依賴于外部能源，限制了穿著者的活動范圍并增加了對電源的依賴性。此外，由于內(nèi)置制冷組件，這類降溫服往往較為笨重，可能限制穿著者的活動自由度，長時間穿著可能導(dǎo)致身體不適。維護(hù)成本也較高，需要定期檢查和更換部件，如制冷劑、壓縮機(jī)和泵等。被動式降溫服以其簡便性、成本效益和便攜性在個人防護(hù)裝備中占有一席之地。它們不需要外部能源或復(fù)雜機(jī)械部件，易于維護(hù)，通常成本較低，適合經(jīng)濟(jì)高效的大規(guī)模部署。被動式降溫服主要利用相變材料（pcm）實現(xiàn)降溫，pcm在相變過程中能吸收或釋放大量的潛熱。然而，被動式降溫服受限于相變材料有限的使用量以及較低的相變焓，通常無法達(dá)到主動式系統(tǒng)的冷卻水平。此外，如何防止材料在相變過程中發(fā)生泄露，以及如何有效地將相變材料與織物融合，都是當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)。

3、現(xiàn)有的降溫服技術(shù)在溫度調(diào)節(jié)性能與穿戴舒適性之間存在矛盾，難以兼得。因此，開發(fā)一種新型的降溫防護(hù)服，提供更優(yōu)的降溫效果和穿戴體驗，具有重要的實際應(yīng)用價值和市場前景。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服的制備方法，所述的降溫防護(hù)服利用水的高蒸發(fā)潛熱實現(xiàn)高效降溫，同時具備輕質(zhì)、舒適和易于維護(hù)的特點(diǎn)，特別適用于高溫工作環(huán)境。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服的制備方法，包括以下步驟：

4、1）使用氧等離子清洗機(jī)對織物進(jìn)行表面處理，使得織物表面均勻形成含氧官能團(tuán)，從而提高其親水性；

5、2）將處理后的織物平鋪在噴灑有水的托盤上，使織物與托盤表面貼合；

6、3）將吸濕凝膠溶液注入平鋪在托盤上的織物中，使得稀釋凝膠溶液充分?jǐn)U散到織物內(nèi)部；

7、4）將托盤進(jìn)行低溫冷凍或紫外光固化處理，使得稀釋凝膠溶液與織物穩(wěn)定結(jié)合，得到基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服。

8、進(jìn)一步地，步驟3）所述的吸濕凝膠溶液由聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或纖維素等聚合物基質(zhì)與吸水劑制備而成，所述的吸水劑為高吸水性無機(jī)鹽、有機(jī)吸濕劑中的一種或兩種。其中，高吸水性無機(jī)鹽為氯化鈣、溴化鋰、氯化鋰等，有機(jī)吸濕劑為甘油等。

9、進(jìn)一步地，所述的濕凝膠溶液可以為聚乙烯醇/纖維素水凝膠溶液，先在水中溶解質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%~40%的吸水劑，隨后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~20%的聚乙烯醇粉末和一定量的纖維素粕，在75~90℃條件下加熱攪拌直至聚乙烯醇徹底融化，形成具有一定流動性的液體。

10、進(jìn)一步地，所述的濕凝膠溶液可以為聚丙烯酰胺水凝膠溶液，將取一定量的丙烯酰胺單體、吸水劑、引發(fā)劑和交聯(lián)劑于水中，在室溫下充分?jǐn)嚢柚敝了性噭┤芙庑纬蔁o色透明的液體。

11、進(jìn)一步地，步驟3）所述的吸濕凝膠溶液的使用量為0.3~0.5ml/cm2。

12、進(jìn)一步地，步驟4）所述的低溫冷凍方法為將托盤置于冷凍箱中，在-60至-40℃下冷凍12~15小時，以形成冰晶并觸發(fā)相分離，然后將冷凍后的織物升溫至室溫，使冰晶融化，聚合物鏈重新排布形成緊密的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，重復(fù)凍融3~4次，然后將織物從托盤上取下，用水沖洗去除殘留化學(xué)物質(zhì)，然后干燥去除水分，獲得基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服。

13、進(jìn)一步地，步驟4）所述的紫外光固化方法為將托盤置于紫外光固化設(shè)備下，設(shè)置紫外光強(qiáng)度為35~40w/cm2，曝光時間為10~12min，然后將織物翻面，再在相同條件下進(jìn)行紫外光處理，最后將固化后的織物從托盤上取下，用水沖洗去除殘留化學(xué)物質(zhì)，然后干燥去除水分，獲得基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服。

14、所述吸濕凝膠溶液與織物結(jié)合后，兩者之間形成強(qiáng)氫鍵相互作用，提供優(yōu)異的貼身效果。

15、本發(fā)明的降溫服工作原理是：水的蒸發(fā)潛熱（約2450?kj/kg）遠(yuǎn)高于相變材料的相變焓（約200?kj/kg），在環(huán)境溫度升高時，水凝膠中的水分蒸發(fā)帶走大量熱量，實現(xiàn)對人體的降溫。凝膠吸熱蒸發(fā)后在溫度降低時可以從重新從空氣中吸收水分或人工噴灑水霧，恢復(fù)凝膠的散熱能力，實現(xiàn)循環(huán)利用。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的降溫服具有以下有益效果：

17、1.?輕質(zhì)材料：基于凝膠的降溫防護(hù)服質(zhì)量輕，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)相變材料及機(jī)械裝置如水管、風(fēng)扇等，保持了織物的穿戴舒適性。

18、2.?高效吸熱：水的蒸發(fā)焓顯著高于相變材料，減少了所需散熱介質(zhì)的用量，提升了穿戴舒適性。

19、3.?結(jié)構(gòu)簡單：一體化設(shè)計簡化了生產(chǎn)工藝，凝膠與織物的結(jié)合穩(wěn)定性高，便于維護(hù)和清洗。

20、4.?成本效益：使用了輕質(zhì)的水凝膠，降低了生產(chǎn)成本，價格更具競爭力。

21、5.?安全環(huán)保：所用材料均為安全、環(huán)保材料，無毒性，符合人體健康和環(huán)保要求。

22、本發(fā)明的降溫服通過其創(chuàng)新的設(shè)計和簡便的制備工藝，為高溫環(huán)境下的工作人員提供了一種高效、舒適、經(jīng)濟(jì)的降溫解決方案。

技術(shù)特征：

1.一種基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服的制備方法，其特征在于，步驟3）所述的吸濕凝膠溶液由聚合物基質(zhì)和吸水劑制備而成，所述的吸水劑為高吸水性無機(jī)鹽、有機(jī)吸濕劑中的一種或兩種。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服的制備方法，其特征在于，所述的聚合物基質(zhì)為聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、纖維素中的一種或多種，所述的吸水性無機(jī)鹽為氯化鈣、溴化鋰或氯化鋰，所述的有機(jī)吸濕劑為甘油。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服的制備方法，其特征在于，步驟3）所述的吸濕凝膠溶液的使用量為0.3~0.5ml/cm2。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服的制備方法，其特征在于，步驟4）所述的低溫冷凍方法為將托盤置于冷凍箱中，在-60至-40℃下冷凍12~15小時，以形成冰晶并觸發(fā)相分離，然后將冷凍后的織物升溫至室溫，使冰晶融化，聚合物鏈重新排布形成緊密的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，重復(fù)凍融3~4次，然后將織物從托盤上取下，用水沖洗去除殘留化學(xué)物質(zhì)，然后干燥去除水分，獲得基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服的制備方法，其特征在于，步驟4）所述的紫外光固化方法為將托盤置于紫外光固化設(shè)備下，設(shè)置紫外光強(qiáng)度為35~40w/cm2，曝光時間為10~12min，然后將織物翻面，再在相同條件下進(jìn)行紫外光處理，最后將固化后的織物從托盤上取下，用水沖洗去除殘留化學(xué)物質(zhì)，然后干燥去除水分，獲得基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服的制備方法，屬于個體防護(hù)裝備領(lǐng)域。所述的降溫防護(hù)服的制備方法包括以下步驟：1）使用氧等離子清洗機(jī)對織物進(jìn)行表面處理，使得織物表面均勻形成含氧官能團(tuán)，從而提高其親水性；2）將表面處理后的織物平鋪在噴灑有水的托盤上，使織物與托盤表面貼合；3）將吸濕凝膠溶液注入平鋪在托盤上的織物中，使得稀釋凝膠溶液充分?jǐn)U散到織物內(nèi)部；4）將托盤進(jìn)行低溫冷凍或紫外光固化處理，使得稀釋凝膠溶液與織物穩(wěn)定結(jié)合，得到基于吸濕凝膠的降溫防護(hù)服。本發(fā)明的降溫防護(hù)服利用水的蒸發(fā)潛熱實現(xiàn)高效降溫，同時具備輕質(zhì)、舒適和易于維護(hù)的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：羅志靈
受保護(hù)的技術(shù)使用者：福建師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26