CN103773320B - 有机物水溶液的复合相变蓄冷剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机物水溶液的复合相变蓄冷剂的制备方法。包括二元和三元两种相变蓄冷剂。二元相变蓄冷剂成分的质量分数为甘氨酸1.50~2.97%，其余为水；相变温度为－5.1℃，相变潜热为323.6~325.6J/g。三元相变蓄冷剂成分为甘氨酸2.97~5.88%，山梨醇3.62%，其余为水；相变温度为－7.7~－5.1℃，相变潜热为272.7~273.7J/g。本发明过冷度小，化学性能稳定，具有无机相变蓄冷剂较高相变潜热，又有有机相变蓄冷剂过冷度小和无相分离现象的优点，且原料来源广泛，成本低廉，无毒无害，制备安全方便，是适用于一般农产品的贮运和冷藏保鲜，并且可广泛应用于医疗制品等低温保护。
Description
技术领域
本发明涉及相变蓄冷剂的制备方法，特别是涉及有一种有机物水溶液的复合相变蓄冷剂的制备方法。
背景领域
当前，人们的生活水平日益提高，对于果蔬等农产品的品质要求越来越高，所以为保证优良品质的农产品，冷链运输应运而生，而相变蓄冷剂在农产品的冷链运输中发挥重要的作用，大大减少了易腐农产品在贮运过程中的损耗。
通过文献总结，目前对与固液相变蓄冷剂的研究较多，因为水具有最大的相变潜热333.88J/g，且成本低，但是相变温度不可调，所以研究将一些可行性溶质溶解在水中形成水溶液，随水溶液浓度的升高，相变温度下降，相变潜热降低，其中水合盐的无机相变蓄冷剂占大部分，其相变潜热大，但存在过冷度和相分离现象，此外其相变温度的变化无规律，这不利于蓄冷剂对其相变温度的调节以满足农产品在不同需求温度下的贮藏，而有机相变材料恰克服了无机材料过冷度和相分离现象的缺点，一般具有规律的相变温度变化情况，但目前研究的有机材料普遍存在相变潜热较小和传热系数较低的缺点，所以如何将二者取长补短，既达到无机相变蓄冷剂较高的相变潜热，又有有机相变蓄冷剂过冷度小和无相分离现象的优点，这可成为今后研究的一个方向。
发明内容
为了克服背景技术中各种蓄冷剂存在的问题，本发明的目的在于提供一种有机物水溶液的复合相变蓄冷剂的制备方法，是制备一种过冷度小、相变潜热大、相变温度低且符合农产品冷藏贮运和保鲜温度范围的高效型的蓄冷剂。
本发明采用的技术方案是：
技术方案之一
当制备二元相变蓄冷剂时，其质量分数含量如下：
甘氨酸为1.50~2.97%
其余为水；
配制0.2~0.4mol/L的甘氨酸水溶液，搅拌均匀即可。
所述二元相变蓄冷剂的相变温度为－5.1℃，相变潜热为323.6~325.6J/g。
技术方案之二
当制备三元相变蓄冷剂时，其质量分数含量如下：
甘氨酸为2.97~5.88%
山梨醇为3.62%
其余为水；
先配制0.4mol/L的山梨醇水溶液，再配制0.8~1.6mol/L等体积的甘氨酸水溶液，两者倒入容器中混合，同时用玻璃棒搅拌均匀即可。
所述三元相变蓄冷剂的相变温度为－7.7~－5.1℃，相变潜热为272.7~273.7J/g。
本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：
1）本发明以冰水相变为主，可以达到较高的相变潜热，并添加水溶性有机物，具有无机相变蓄冷剂较高的相变潜热，又有有机相变蓄冷剂过冷度小和无相分离现象的优点，相变潜热值大，相变温度低，且过冷度小，其中三元相变蓄冷剂的相变温度为－7.7~－5.1℃，相变潜热为272.7~273.7J/g，二元相变蓄冷剂的相变温度为－5.1℃，相变潜热为323.6~325.6J/g。
2）本发明选择无毒副作用的有机物与水制备相变蓄冷剂，且原料来源广泛，成本低廉，具有较低相变温度，较大的相变潜热，相变可逆性好，过冷度小，性能稳定，导热性好，相变速度快，无毒，无腐蚀，无污染，使用安全，不易燃易爆或氧化变质，制备方便等优点。
3）本发明制得的相变蓄冷剂相变温度较低且适宜，适用于一般农产品的贮运和冷藏保鲜，并且也可广泛应用于医疗制品等低温保护。
附图说明
图1是二元相变蓄冷剂中甘氨酸质量分数为1.50%时的DSC曲线。
图2是二元相变蓄冷剂中甘氨酸质量分数为2.97%时的DSC曲线。
图3是二元相变蓄冷剂中甘氨酸质量分数为2.24%时的DSC曲线。
图4是三元相变蓄冷剂中甘氨酸质量分数为2.97%，山梨醇质量分数为3.62%时的DSC曲线。
图5是三元相变蓄冷剂中甘氨酸质量分数为5.88%，山梨醇质量分数为3.62%时的DSC曲线。
图6是二元相变蓄冷剂中甘氨酸质量分数为2.24%时的T－t曲线。
图7是三元相变蓄冷剂中甘氨酸质量分数为5.88%，山梨醇质量分数为3.62%时的T－t曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明甘氨酸质量分数为1.50%时，相变温度为－5.1℃，相变潜热为325.6J/g（如图1所示）；甘氨酸质量分数含量为2.97%时，相变温度仍为－5.1℃，相变潜热为323.6J/g（如图2所示），所以甘氨酸水溶液的二元相变蓄冷剂具有相变潜热高，相变潜热较低，且在制备过程中过冷度小（如图6所示）等优点，是一种适用于－5℃左右的相变蓄冷剂，但随着质量分数的增加，其相变温度无明显变化，同时在实验研究得到，山梨醇水溶液的相变温度与质量分数有较好的线性关系，所以实验试图复配甘氨酸和山梨醇两种有机物的水溶液，以得到相变温度更低而相变潜热不至于大幅度降低的复合相变蓄冷剂。
实施例1：
本发明中二元相变蓄冷剂，包括甘氨酸和水，其中甘氨酸质量分数为1.50%，其余为水。
二元相变蓄冷剂在制备时，配制0.2mol/L的甘氨酸水溶液，搅拌均匀即可。
如图1所示该二元相变蓄冷剂的相变温度为－5.1℃，相变潜热为325.6J/g。
实施例2：
本发明中二元相变蓄冷剂，包括甘氨酸和水，其中甘氨酸质量分数为2.97%，其余为水。
二元相变蓄冷剂在制备时，配制0.4mol/L的甘氨酸水溶液，搅拌均匀即可。
如图2所示该二元相变蓄冷剂的相变温度为－5.1℃，相变潜热为323.6J/g。
实施例3：
本发明中二元相变蓄冷剂，包括甘氨酸和水，其中甘氨酸质量分数为2.24%，其余为水。
二元相变蓄冷剂在制备时，配制0.3mol/L的甘氨酸水溶液，搅拌均匀即可。
如图3所示该二元相变蓄冷剂的相变温度为－5.1℃，相变潜热为324.4J/g。
如图6所示为该二元相变蓄冷剂的T－t曲线，曲线显示该蓄冷剂过冷度小，化学性能稳定。
实施例4：
本发明中三元相变蓄冷剂，包括甘氨酸、山梨醇和水，其中甘氨酸质量分数为2.97%，山梨醇为3.62%，其余为水。
三元相变蓄冷剂在制备时，先配制0.4mol/L的山梨醇水溶液，再配制0.8mol/L等体积的甘氨酸水溶液，两者倒入容器中混合，同时用玻璃棒搅拌均匀即可。
如图4所示该三元相变蓄冷剂的相变温度为－5.1℃，相变潜热为273.7J/g。
实施例5：
本发明中三元相变蓄冷剂，包括甘氨酸、山梨醇和水，其中甘氨酸质量分数为5.88%，山梨醇为3.62%，其余为水。
三元相变蓄冷剂在制备时，先配制0.4mol/L的山梨醇水溶液，再配制1.6mol/L等体积的甘氨酸水溶液，两者倒入容器中混合，同时用玻璃棒搅拌均匀即可。
如图5所示，该三元相变蓄冷剂的相变温度为－7.7℃，相变潜热为272.7J/g。
如图7所示，为该三元相变蓄冷剂的T－t曲线，曲线显示该蓄冷剂过冷度小，化学性能稳定。
Claims (2)
1.一种有机物水溶液的复合相变蓄冷剂的制备方法，其特征在于：所述蓄冷剂为三元相变蓄冷剂，其质量分数含量如下：
甘氨酸为2.97~5.88%
山梨醇为3.62%
其余为水；
先配制0.4mol/L的山梨醇水溶液，再配制0.8~1.6mol/L等体积的甘氨酸水溶液，两者倒入容器中混合，同时用玻璃棒搅拌均匀即可。
2.根据权利要求1所述的一种有机物水溶液的复合相变蓄冷剂的制备方法，其特征在于：所述三元相变蓄冷剂的相变温度为－7.7~－5.1℃，相变潜热为272.7~273.7J/g。
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