一种基于相变材料的恒温床垫

技术领域

本发明涉及一种家用床垫，特别涉及一种基于相变材料的恒温床垫。

背景技术

床垫是人们睡眠休息使用的主要用具，床垫的好坏决定了人们生活品质的好坏。随着人们生活水平的提高和对生活品质提出了更高的要求，种类繁多的床垫相继问世，丰富了人们的生活，提高了人们的生活和睡眠质量。然而，现在市面的床垫调温功能都是通过用电或者水来实现的，不仅可能威胁到人们的健康还造成能源的浪费。为了减少能源消耗，有人发明利用材料在温度提高时能够大量物理吸热的方法用在垫子上来进行降温。

现阶段的恒温床垫使用的相变材料是有机类的，例如石蜡。有机类的相变材料储热密度低，并且属于可燃物，运用在床垫上存在安全风险。此外，恒温床垫在保证床垫处于恒定温度的同时还需要保证床垫的舒适性。现有相变材料在相变温度以下会呈现固态，床垫会呈现凹凸不平的的状态，且影响舒适度。申请号为201320800019.5的实用新型专利公开了一种恒温床垫，该相变恒温垫不仅不透气，并且相变蓄能材料形态大小如米粒，床垫的触感也将会受到严重的影响，从而影响人们的身体健康。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供一种基于相变材料的恒温床垫，为熟睡中的人们提供一种恒温舒适的环境。

为达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于相变材料的恒温床垫，包括从上至下依次设置的面层、相变复合材料层、电加热层和保温层，相变复合材料层中含有相变复合材料，相变复合材料由以下质量百分含量原料制备而成：十水合硫酸钠75-85％，硼砂2-6％，膨胀石墨10-15％，聚丙烯纤维2-5％，余量的去离子水。

进一步地，相变复合材料层由多个相变复合材料片体按照菱形网格的顺序排布而成。

进一步地，相变复合材料片体的制备方法，按以下步骤进行：

a)将十水合硫酸钠，硼砂，膨胀石墨，聚丙烯纤维和去离子水依次投入混合设备中进行混合均匀，得到相变复合材料；

b)将相变复合材料通过高压压片设备压制成片；

c)采用防透气防渗漏高强度材料对每个压片进行封装，得到相变复合材料片体。

进一步地，防透气防渗漏高强度材料为聚氯乙烯或涂敷橡塑胶层的尼龙布。

进一步地，相变复合材料片体为菱形，其中一个内角为60°，边长50mm，厚度5mm。

进一步地，面层采用海绵或硅胶材料。

进一步地，电加热层采用热电阻丝。

进一步地，保温层采用海绵或泡沫材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明利用相变复合材料的吸放热来控制床垫的温度，并保持适合人体睡眠的舒适温度。相变复合材料选用的是无机相变材料，与有机相变材料相比，不仅价格低廉、无毒，而且储能密度较有机相变材料高。

(2)相变复合材料中硼砂作为成核剂，有效的降低十水合硫酸钠的过冷度。膨胀石墨不仅能够提高导热还可以吸附相变材料，实现固—固相变，能够避免材料发生液相泄漏。聚丙烯纤维能够增强相变复合材料内部连接，保证在受到外力的情况也不会出现团聚和床垫凹凸不平等现象，提高人体睡眠舒适度。

(3)床垫设有电加热层，能够在寒冷的冬天为相变复合材料快速充能，人睡在上面可以快速感受到温暖。

(4)床垫最下层设有保温层能够最大限度的延长恒温时间。

附图说明

图1为本发明实施例提供的恒温床垫的截面视图。

图2为相变复合材料层的俯视图

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。

参见图1，一种基于相变材料的恒温床垫，包括从上至下依次设置的面1、相变复合材料层2、电加热层3和保温层4，相变复合材料层2中含有相变复合材料，相变复合材料由以下质量百分含量原料制备而成：十水合硫酸钠75-85％，硼砂2-6％，膨胀石墨10-15％，聚丙烯纤维2-5％，余量的去离子水。本发明制备的相变复合材料的相变温度为30-33℃，结晶温度为28℃，焓值为150-190J/g。本发明利用相变复合材料的吸放热来控制床垫的温度，并保持适合人体睡眠的舒适温度。

为了提高床垫的舒适性，最上层采用海绵或硅胶材料构成面层1。电加热层3采用热电阻丝，在睡觉前接通电源，为相变复合材料充能。最下层采用海绵或泡沫材料构成保温层4，能够最大限度的延长恒温时间。

参见图2，作为一种优选实施例，为了保证床垫的舒适性和恒温时间的持久性，相变复合材料层2由多个相变复合材料片体按照菱形网格5的顺序排布而成。相变复合材料片体为菱形，其中一个内角为60°，边长50mm，厚度5mm。

其中，相变复合材料片体的制备方法，按以下步骤进行：

a)将十水合硫酸钠，硼砂，膨胀石墨，聚丙烯纤维和去离子水按上述百分比依次投入混合设备中进行混合均匀，得到相变复合材料。

优选地，取十水合硫酸钠830g、硼砂20g、膨胀石墨110g、聚丙烯纤维40g和去离子水20g。其中，硼砂作为成核剂，有效的降低十水合硫酸钠的过冷度，为蓄冷提升了温度，降低了成本。膨胀石墨不仅能够提高导热还可以吸附相变材料，实现固—固相变，能够避免材料发生液相泄漏。

b)将相变复合材料通过高压压片设备压制成片。

此步骤中相变复合材料经过高压压制成片后，当相变复合材料发生相变时，宏观上能够保持原始状态；此外，由于相变复合材料中添加适量的聚丙烯纤维，能够增强片体内部的连接。综上，相变复合材料片体在受到外力时不会出现片团聚和床垫凹凸不平等现象，从而提高人体睡眠舒适度。

c)采用防透气防渗漏高强度材料对每个压片进行封装，得到相变复合材料片体。

优选地，防透气防渗漏高强度材料为聚氯乙烯或涂敷橡塑胶层的尼龙布。当然本领域技术人员也可以根据实际需要选用其它防透气防渗漏高强度材料。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。