低溫相變蓄冷材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種蓄冷材料及其制備方法，特別是涉及一種低溫相變蓄冷材料及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 蓄冷運(yùn)輸箱是20世紀(jì)80年代初期從發(fā)達(dá)國家發(fā)展起來的一種高效綠色物流技 術(shù)。其最大優(yōu)點(diǎn)在于：采用蓄冷運(yùn)輸箱后只需使用普通貨柜車、無需機(jī)械制冷就能實(shí)現(xiàn)長時 間保冷，并且可以實(shí)現(xiàn)常溫、冷凍、冷藏貨物的同車混裝運(yùn)輸，充分利用同一方向上的貨運(yùn) 能力。
[0003] 在冷藏運(yùn)輸過程中必須控制車內(nèi)環(huán)境，盡量與所運(yùn)輸食品的最佳要求一致，并且 在運(yùn)輸過程中應(yīng)盡量避免溫度波動，降低溫度波動幅度和減少波動持續(xù)時間。充冷完全的 蓄冷板在放冷過程中，隨著蓄冷共晶體不斷吸熱，使車內(nèi)降溫，并維持于共晶溶液凝固點(diǎn)相 當(dāng)?shù)睦洳販囟龋詫?shí)現(xiàn)車內(nèi)溫度的穩(wěn)定。
[0004] 速凍食品在流通過程中的品質(zhì)變化主要取決于溫度。在-25~-18°c條件下其品 質(zhì)較為穩(wěn)定，如果高于此溫度，食品就會變質(zhì)損壞。為了使生產(chǎn)出來的優(yōu)質(zhì)冷凍食品的優(yōu)良 品質(zhì)能一直持續(xù)到消費(fèi)者手上，必須把從生產(chǎn)者到消費(fèi)者之間流通的所有環(huán)節(jié)都維持低的 品溫。而運(yùn)輸環(huán)節(jié)作為凍結(jié)貯藏的延長，必須完善。
[0005] 專利公開號為"CN 102533224 A"、專利名稱為"一種低溫相變蓄冷劑"的 中國專利以氯化鈉水溶液為主材，氯化銨、羧甲基纖維素、硼砂等為輔材，相變溫度也 在-20~-25°C ;專利公開號為"CN 102268240 A"、專利名稱為"一種低溫蓄冷劑"的中 國專利提供了一種_25°C低溫蓄冷劑，包括氯化鈉、氯化銨、瓜爾豆膠和水；專利申請?zhí)枮?"200510032522. 0"、專利名稱為"電冰箱組合蓄冷劑"的中國專利提供了由氯化鈉、氯化鉀、 成核劑、表面活性劑、導(dǎo)熱增強(qiáng)劑組成的、相變溫度可達(dá)-20°C左右的蓄冷材料。上述專利中 所提供的蓄冷材料相變溫度和本發(fā)明類似，但是相變潛熱較低。另外，經(jīng)保溫式冷藏車商家 反饋，采用以氯化鈉、氯化銨等氯鹽為主材料的無機(jī)鹽相變蓄冷材料，雖然具有較高的相變 潛熱與導(dǎo)熱系數(shù)，但在實(shí)際投產(chǎn)使用過程中，即便使用不銹鋼作為承裝無機(jī)鹽相變材料的 容器，容器不出一個月即會出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕，發(fā)生相變材料的泄露。發(fā)生腐蝕后，材料的熱 物性也會發(fā)生較大改變，主要體現(xiàn)在相變潛熱的大幅減小且溶液變色出現(xiàn)沉淀物，并出現(xiàn) 相分離現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低溫相變蓄冷材料及其制備方法，其相 變溫度在-20~-25 °C，適用于冷凍食品的蓄冷運(yùn)輸，單位質(zhì)量蓄冷密度高，相變潛熱在 260kJ/kg以上。本發(fā)明蓄冷材料導(dǎo)熱系數(shù)高，在1. OW/m ?!(以上，材料較純無機(jī)相變材料具 有一定的防腐蝕效果。
[0007] 本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種低溫相變蓄冷材料，其 特征在于，所述低溫相變蓄冷材料由以下質(zhì)量百分比的原料制得：5~18%氯化鈉，4~ 17%硝酸鉀，74%水，1 %四硼酸鈉，1 %苯甲酸鈉，2%聚乙烯醇。
[0008] 優(yōu)選地，所述低溫相變蓄冷材料由以下質(zhì)量百分比的原料制得：15%氯化鈉，7% 硝酸鉀，74%水，1 %四硼酸鈉，1 %苯甲酸鈉，2%聚乙烯醇。
[0009] 優(yōu)選地，所述硝酸鉀既是熔點(diǎn)調(diào)節(jié)劑又是常見金屬鋼對應(yīng)的特效緩蝕劑。
[0010] 優(yōu)選地，所述四硼酸鈉既是無機(jī)材料的防過冷劑又是常見金屬錫、鋁、鐵對應(yīng)的特 效緩蝕劑。
[0011] 優(yōu)選地，所述苯甲酸鈉是常見金屬紫銅、黃銅對應(yīng)的特效緩蝕劑。
[0012] 優(yōu)選地，所述聚乙烯醇是無機(jī)材料的防相分離劑。
[0013] 本發(fā)明還提供一種低溫相變蓄冷材料的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟： 稱取氯化鈉和硝酸鉀于燒杯中，加入普通自來水中，玻璃棒機(jī)械攪拌靜置后，在室溫狀況 下，再依次加入四硼酸鈉、苯甲酸鈉、聚乙烯醇到氯化鈉-硝酸鉀水溶液中，并使用超聲波 振蕩儀的空化作用將材料混合均勻，冷卻至室溫后得到所需低溫相變蓄冷材料。
[0014] 本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：一，本發(fā)明相變溫度在-20~-25°c，適用于冷凍食 品的蓄冷運(yùn)輸，單位質(zhì)量蓄冷密度高，相變潛熱在260kJ/kg以上。二，本發(fā)明蓄冷材料導(dǎo) 熱系數(shù)高，在1. 〇W/m ? K以上，材料較純無機(jī)相變材料具有一定的防腐蝕效果。三，本發(fā)明 材料的循環(huán)充放冷性能良好，組分配比簡單，來源廣泛，制備方法易操作，適合產(chǎn)業(yè)化推廣。 四，本發(fā)明形態(tài)為半流體狀態(tài)，可以適應(yīng)不同形狀的容器；材料相變潛熱值高，導(dǎo)熱系數(shù)高， 充/放冷循環(huán)性能好。
【附圖說明】
[0015] 圖1是實(shí)施例1~6DSC測試所得相變溫度、相變潛熱的匯總折線圖。
[0016] 圖2是優(yōu)選實(shí)施例4的DSC圖。
[0017] 圖3是優(yōu)選實(shí)施例4的步冷曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0019] 本發(fā)明低溫相變蓄冷材料由以下質(zhì)量百分比的原料制得：5~18%氯化鈉，4~ 17%硝酸鉀，74%水，1%四硼酸鈉，1%苯甲酸鈉，2%聚乙烯醇。水可以是普通自來水。硝 酸鉀、氯化鈉、四硼酸鈉、苯甲酸鈉、聚乙烯醇均購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。硝酸鉀既 是熔點(diǎn)調(diào)節(jié)劑又是常見金屬鋼對應(yīng)的特效緩蝕劑。四硼酸鈉既是無機(jī)材料的防過冷劑又是 常見金屬錫、鋁、鐵對應(yīng)的特效緩蝕劑。苯甲酸鈉是常見金屬紫銅、黃銅對應(yīng)的特效緩蝕劑。 聚乙烯醇是無機(jī)材料的防相分離劑。
[0020] 本發(fā)明低溫相變蓄冷材料的制備方法包括以下步驟：稱取氯化鈉和硝酸鉀于燒杯 中，加入普通自來水中，玻璃棒機(jī)械攪拌靜置后，在室溫狀況下，再依次加入四硼酸鈉、苯甲 酸鈉、聚乙烯醇到氯化鈉-硝酸鉀水溶液中，并使用超聲波振蕩儀的空化作用將材料混合 均勻，冷卻至室溫后得到所需低溫相變蓄冷材料。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 稱取5%質(zhì)量百分比的氯化鈉和17%質(zhì)量百分比的硝酸鉀于燒杯中，加入74%質(zhì) 量百分比的普通自來水中，玻璃棒機(jī)械攪拌靜置后，在室溫狀況下，再依次加入1%四硼酸 鈉、1%苯甲酸鈉、2%聚乙烯醇到氯化鈉-硝酸鉀水溶液中，并使用超聲波振蕩儀的空化作 用將上述材料混合均勻，冷卻至室溫后得到所需低溫相變蓄冷材料。
[0023] 實(shí)施例2
[0024] 稱取12 %質(zhì)量百分比的氯化鈉和10 %質(zhì)量百分比的硝酸鉀于燒杯中，加入74% 質(zhì)量百分比的普通自來水中，玻璃棒機(jī)械攪拌靜置后，在室溫狀況下，再依次加入1%四硼 酸鈉、1%苯甲酸鈉、2%聚乙烯醇到氯化鈉-硝酸鉀水溶液中，并使用超聲波振蕩儀的空化 作用將上述材料混合均勻，冷卻至室溫后得到所需低溫相變蓄冷材料。
[0025] 實(shí)施例3
[0026] 稱取14%質(zhì)量百分比的氯化鈉和8%質(zhì)量百分比的硝酸鉀于燒杯中，加入74%質(zhì) 量百分比的普通自來水中，玻璃棒機(jī)械攪拌靜置后，在室溫狀況下，再依次加入1%四硼酸 鈉、1%苯甲酸鈉、2%聚乙烯醇到氯化鈉-硝酸鉀水溶液中，并使用超聲波振蕩儀的空化作 用將上述材料混合均勻，冷卻至室溫后得到所需低溫相變蓄冷材料。
[0027] 實(shí)施例4
[0028] 稱取15%質(zhì)量百分比的氯化鈉和7%質(zhì)量百分比的硝酸鉀于燒杯中，加入74%質(zhì) 量百分比的普通自來水中，玻璃棒機(jī)械攪拌靜置后，在室溫狀況下，再依次加入1%四硼酸 鈉、1%苯甲酸鈉、2%聚乙烯醇到氯化鈉-硝酸鉀水溶液中，并使用超聲波振蕩儀的空化作 用將上述材料混合均勻，冷卻至室溫后得到所需低溫相變蓄冷材料。
[0029] 實(shí)施例5
[0030] 稱取18%質(zhì)量百分比的氯化鈉和4%質(zhì)量百分比的硝酸鉀于燒杯中，加入74%質(zhì) 量百分比的普通自來水中，玻璃棒機(jī)械攪拌靜置后，在室溫狀況下，再依次加入1%四硼酸 鈉、1%苯甲酸鈉、2%聚乙烯醇到氯化鈉-硝酸鉀水溶液中，并使用超聲波振蕩儀的空化作 用將上述材料混合均勻，冷卻至室溫后得到所需低溫相變蓄冷材料。
[0031] 實(shí)施例6
[0032] 稱取18%質(zhì)量百分比的氯化鈉和4%質(zhì)量百分比的硝酸鉀于燒杯中，加入74%質(zhì) 量百分比的普通自來水中，玻璃棒機(jī)械攪拌靜置后，在室溫狀況下，再依次加入1%四硼酸 鈉、1%苯甲酸鈉、2%聚乙烯醇到氯化鈉-硝酸鉀水溶液中，并使用超聲波振蕩儀的空化作 用將上述材料混合均勻，冷卻至室溫后得到所需低溫相變蓄冷材料。
[0033] 如圖1和圖2所示，將實(shí)施例1~6所制得的相變蓄冷材料進(jìn)行DSC(Differential Scanning Calorimetry，示差掃描量熱法）測試，測試條件：1)吹掃氣及流量：高純度氮 氣，20mL/min ;2)保護(hù)氣及流量：高純度氮?dú)猓?0mL/min ;3)加熱率：10°C /min ;4)溫度范 圍：-40~40°C。并測定其熱導(dǎo)率，使用儀器為Hot Disk公司生產(chǎn)的TPS2500瞬變平面熱 源技術(shù)導(dǎo)熱系數(shù)儀。相關(guān)測試結(jié)果具體數(shù)據(jù)列于表1。
[0034] 表1實(shí)施例1~6相關(guān)熱物性能參數(shù)測試數(shù)據(jù)表
[0035]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低溫相變蓄冷材料，其特征在于，所述低溫相變蓄冷材料由以下質(zhì)量百分比的 原料制得：5~18%氯化鈉，4~17%硝酸鉀，74%水，1%四硼酸鈉，1%苯甲酸鈉，2%聚乙烯醇。
2. 如權(quán)利要求1所述的低溫相變蓄冷材料，其特征在于，所述低溫相變蓄冷材料由以 下質(zhì)量百分比的原料制得：15%氯化鈉，7%硝酸鉀，74%水，1%四硼酸鈉，1%苯甲酸鈉，2%聚 乙烯醇。
3. 如權(quán)利要求1所述的低溫相變蓄冷材料，其特征在于，所述硝酸鉀既是熔點(diǎn)調(diào)節(jié)劑 又是常見金屬鋼對應(yīng)的特效緩蝕劑。
4. 如權(quán)利要求1所述的低溫相變蓄冷材料，其特征在于，所述四硼酸鈉既是無機(jī)材料 的防過冷劑又是常見金屬錫、鋁、鐵對應(yīng)的特效緩蝕劑。
5. 如權(quán)利要求1所述的低溫相變蓄冷材料，其特征在于，所述苯甲酸鈉是常見金屬紫 銅、黃銅對應(yīng)的特效緩蝕劑。
6. 如權(quán)利要求1所述的低溫相變蓄冷材料，其特征在于，所述聚乙烯醇是無機(jī)材料的 防相分離劑。
7. -種低溫相變蓄冷材料的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：稱取氯化鈉和 硝酸鉀于燒杯中，加入普通自來水中，玻璃棒機(jī)械攪拌靜置后，在室溫狀況下，再依次加入 四硼酸鈉、苯甲酸鈉、聚乙烯醇到氯化鈉-硝酸鉀水溶液中，并使用超聲波振蕩儀的空化作 用將材料混合均勻，冷卻至室溫后得到所需低溫相變蓄冷材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低溫相變蓄冷材料及其制備方法，所述低溫相變蓄冷材料由以下質(zhì)量百分比的原料制得：5~18%氯化鈉，4~17%硝酸鉀，74%水，1%四硼酸鈉，1%苯甲酸鈉，2%聚乙烯醇。本發(fā)明相變溫度在-20~-25℃，適用于冷凍食品的蓄冷運(yùn)輸，單位質(zhì)量蓄冷密度高，相變潛熱在260kJ/kg以上。本發(fā)明組分配比簡單，來源廣泛，制備方法易操作，適合產(chǎn)業(yè)化推廣。
【IPC分類】C09K5-06
【公開號】CN104830283
【申請?zhí)枴緾N201510305638
【發(fā)明人】章學(xué)來, 黃艷, 王惠惠, 陳裕豐, 徐蔚雯, 甘偉
【申請人】上海海事大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年6月4日