[發明專利]一種晶體狀雪材料及制備方法

在審

• 申請號: 202010040723.X
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111154137A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 張凱;漸南南;程楊洋
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C08J9/30
• 分類號: C08J9/30;C08L33/26;C08L5/04;C08L5/00;C08L1/28;C08L3/02;C08K3/26;C08K3/16;C08K7/26;C08F220/56;C08F222/38;C08F220/54;C09K3/24
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

一種晶體狀雪材料及制備方法，具體內容如下：通過自由基聚合法，采用聚合單體、交聯劑、引發劑、催化劑、發泡劑、碳酸鹽、鋁鹽和泡沫穩定劑制備得到丙烯酰胺類晶體狀雪材料；通過離子交聯法，采用海藻酸鈉、增溶劑、可溶性二價/三價金屬離子鹽、交聯速度調節劑、增塑劑、成膠劑、發泡劑、碳酸鹽、鋁鹽和泡沫穩定劑制備得到海藻酸鈉類晶體狀雪材料。本發明制備的晶體狀雪材料由水溶性高分子聚合物通過物理或化學方法交聯成三維網絡狀膠凝材料，升溫融化后仍可鎖住水分并保持其原有形狀結構，便于長期保存。

技術領域

本發明涉及新材料制備與加工領域，具體涉及一種晶體狀雪材料及制備方法。

背景技術

人造雪廣泛應用于滑雪場、飄雪景觀、舞臺造景、影視拍攝、雪環境模擬等領域。當前人造雪主要通過兩種方式制備，一是將制成的冰塊破碎成厚度、寬度合適的冰晶；二是通過高壓水槍把水噴灑至寒冷的大氣中形成大小合適的冰晶。然而，以達到天然雪的視覺效果和功能效果。然而，人造雪和自然雪都存在升溫后融化成水，失去其成型性和無法長期保存的缺點。因此，盡管人們熱衷于雪的潔白溫潤，卻難以將其作為一種加工材料應用于各類產品的生產制造，進而致使雪難以真正地走進人們的家庭和生活。

本發明提供的晶體狀雪材料是一種由水溶性高分子聚合物通過物理或化學方法交聯形成的三維網絡狀凝膠材料，其網絡中填充了大量的水。該晶體狀雪低溫凝固后均具有與自然雪、人造雪相同的外觀和觸感，而且升溫融化后仍可鎖住水分并保持其原有形狀結構和雪的外觀，便于長期持有和保存。

發明內容

本發明旨在提供一種晶體狀雪材料及制備方法，該晶體狀雪材料具有優良的可加工性和長期保持的特性，填補了人工冰雪材料難以作為一種加工性材料的市場空白。

本發明的具體技術方案如下：

一種丙酰胺類晶體狀雪材料，其制備原材料為：聚合單體、交聯劑、引發劑、催化劑、發泡劑、碳酸鹽、鋁鹽、泡沫穩定劑、水；各原料的質量比為：5～25:0.02～0.1:0.01～0.2:0.001～0.02:0.01～5.0:0.1～5.2:0.05～2.6:0.02～1.5:100。

優選的，所述聚合單體選自丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺中的一種或兩種。

優選的，所述交聯劑選自N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯中的一種或多種。

優選的，所述引發劑為熱引發劑或光引發劑；所述熱引發劑選自過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨中的一種或多種；所述光引發劑選自2-酮戊二酸、2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮中的一種或多種。

優選的，所述催化劑為四甲基乙二胺。

優選的，所述發泡劑選自十二烷基硫酸鈉、動植物蛋白類發泡劑、松香皂類發泡劑、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉中的一種或多種。

優選的，所述碳酸鹽選自碳酸鈉、碳酸鉀中的一種或兩種。

優選的，所述鋁鹽選自氯化鋁、硫酸鋁中的一種或兩種。

優選的，所述泡沫穩定劑選自羧甲基纖維素、聚乙烯醇、月桂酸、三乙醇胺、明膠中的一種或多種。

一種丙烯酰胺類晶體狀雪材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將聚合單體、交聯劑、引發劑、催化劑、發泡劑、碳酸鹽、鋁鹽、泡沫穩定劑按比例溶于水中，充分攪拌至完全溶解即制備得到晶體狀雪材料前驅體溶液。

(2)將晶體狀雪材料前驅體溶液注入容器或模具中，并充滿整個容器或模具，并在容器或模具上方加蓋玻璃片。最后，采用加熱或紫外光照射，使其完全固化制備得到晶體狀雪材料。

優選的，所述步驟(1)中的水選自去離子水、自來水、雨水、雪水中的一種或兩種。