CN107573900A - 一种冷藏运输箱用蓄冷剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷藏运输箱用蓄冷剂的制备方法，属于温控技术领域。本发明制备了一种用于相变温度在‑5～5℃的冷藏运输系统的多元有机‑无机复合相变蓄冷材料，通过将有机类相变材料与无机类相变材料相混合，既可以弥补单纯有机物相变材料的潜热值低和导热系数小的缺点，又能弥补单纯无机类相变材料的过冷度大和易出现相分离的缺点，且化学相容性好，有机材料与无机材料的混合减轻了水合盐的过冷问题，并改善了甘露醇的比热容偏小的缺点，具有互补优势，吸附于多孔介质中形成复合相变材料，达到所需的热物性能，并进一步改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷藏运输箱用蓄冷剂的制备方法，属于温控技术领域。
背景技术
每年都存在大量的食品在没有冷链保障下进行运输销售，造成腐烂变质严重。目前冷链运输主要采用的是冷藏车制冷机组，其能耗较大，成本较高，据有关资料统计，冷藏车制冷机组每百公里增加油耗3~4L，尾气排放量增加30%以上。所以急需寻找一种经济、安全可靠和便捷的方法来提升冷链运输。
相变储能技术能够有效解决能源不匹配的问题，尤其是使用相变材料的储能系统，能够利用相变材料在其相变过程中吸收和释放大量热量从而保持系统稳定在一个温度范围内，从而有效的解决能量供求时空失衡的矛盾，提高了能源利用率。相变储能技术被广泛应用建筑供冷制热、移峰填谷、太阳能等领域。随着冷链运输的进一步发展，相变蓄冷技术开始得到了冷链物流界的广泛关注，将相变蓄冷材料应用于食品冷链运输领域，既可延长食品贮藏期，提高食品品质，也可减少贮运过程中冷藏车的使用，减少运输成本。
而对于温度敏感产品，温度是影响产品质量最重要的因素，不同食品对温度有着不同的需求。但市面上普遍使用冰作为蓄冷材料，冰的相变温度为0℃，很难满足不同食品的贮藏需求。这就需要更多不同温度的相变蓄冷剂。近年来，在食品冷链运输中，蓄冷剂得到了较为迅速的发展，利用相变蓄冷原理，将不同相变温度的蓄冷剂进行合理配置即满足不同食品的冷链运输。相变蓄冷材料是相变储能技术中存储能量的功能材料，其在相变过程中是一个等温或近似等温的过程，并伴随有大量的能量吸收或释放。相变蓄冷就是利用其在相变过程中对冷量的存储与释放，从而达到控制周围环境温度及错峰用冷、移峰填谷的目的。
因此，需要选择拥有较好相变潜热和相变温度，且无毒、无害的材料进行蓄冷剂的制备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对相变温度不合适、相变潜热较低的问题，提供了一种冷藏运输箱用蓄冷剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）取拟薄水铝石加入柠檬酸三铵溶液中混合均匀，再滴加硝酸溶液，在70～80℃下搅拌20~30min后静置10～15min，再加入氧化铝晶须，搅拌均匀得氧化铝溶胶；
（2）取氧化铝溶胶、十二烷基硫酸钠、去离子水，搅拌均匀后超声振荡1~2h，得相变储能剂；
（3）取甘露醇、甲酸钠、去离子水搅拌20~30min，得相变温度调节剂；
（4）取10cm×5cm×2cm海绵，浸泡在相变温度调节剂中20~30min，取出海绵并沥干至无滴水产生，再浸泡在相变储能剂中20~30min，取出海绵并沥干至无滴水产生后用耐磨PE材料制成的塑料袋封装，塑料袋密封后即成为冰袋，将冰袋放到-30~-20℃的冰柜中冷冻，得冷藏运输箱用蓄冷剂。
步骤（1）所述柠檬酸三铵溶液的质量分数为0.5%，用量为拟薄水铝石质量的1.8~5.0倍。
步骤（1）所述硝酸溶液的质量分数为10%，用量为拟薄水铝石质量的18~50%。
步骤（2）所述氧化铝溶胶、十二烷基硫酸钠、去离子水的重量份为6~8份氧化铝溶胶，1~2份十二烷基硫酸钠，800~1000份去离子水。
步骤（2）所述超声振荡过程为以300~500W超声波超声振荡1~2h。
步骤（3）所述甘露醇、甲酸钠、去离子水的重量份为18~24份甘露醇，7~12份甲酸钠，100~200份去离子水。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备了一种用于相变温度在-5～5℃的冷藏运输系统的多元有机-无机复合相变蓄冷材料，通过将有机类相变材料与无机类相变材料相混合，既可以弥补单纯有机物相变材料的潜热值低和导热系数小的缺点，又能弥补单纯无机类相变材料的过冷度大和易出现相分离的缺点，且化学相容性好，有机材料与无机材料的混合减轻了水合盐的过冷问题，并改善了甘露醇的比热容偏小的缺点，具有互补优势，吸附于多孔介质中形成复合相变材料，达到所需的热物性能，并进一步改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围；
（2）本发明制备的蓄冷剂能有效延缓蔬菜失重率以及抗坏血酸和叶绿素的损失，保持可溶性固形物、类胡萝卜素、总酸含量处于较高水平，保持较高的总糖、可溶性蛋白质和VC等营养成分的含量，抑制呼吸作用，进而延缓营养物质的消耗，使果蔬的硬度、脆度达到最高，失重率也最低，保证了果蔬的物理保鲜品质；
（3）本发明制备的蓄冷剂无过冷现象且在反复试验过程中无分层，无相分离现象，各单体材料无毒无害，且便宜易得，化学性能稳定，能长期反复使用，且复合相变蓄冷剂的储能剂的Onset温度适合在低温领域应用，相变潜热值高，该有机/无机的复合相变蓄冷剂可以在低温物流、冷链运输领域大规模应用。
具体实施方式
取30～50g拟薄水铝石，加入90～150g质量分数为0.5%柠檬酸三铵溶液中，以400～500r/min搅拌混合20～30min，滴加9～15g质量分数为10%硝酸溶液，并在70～80℃恒温水浴下搅拌20~30min后静置10～15min，再加入3～5g氧化铝晶须，继续搅拌1～2h，得氧化铝溶胶，取6~8g氧化铝溶胶，1~2g十二烷基硫酸钠，加入800~1000mL去离子水中，以300~400r/min搅拌20~30min后以300~500W超声波超声振荡1~2h，得相变储能剂，取18~24g甘露醇，7~12g甲酸钠，加入100~200mL去离子水中，以300~400r/min搅拌20~30min，得相变温度调节剂，取10cm×5cm×2cm海绵，浸泡在混合液中20~30min，取出海绵并沥干至无滴水产生，再浸泡在相变储能剂中20~30min，取出海绵并沥干至无滴水产生后用耐磨PE材料制成的塑料袋封装，塑料袋密封后即成为冰袋，将冰袋放到-28℃的冰柜中冷冻，得冷藏运输箱用蓄冷剂。
实例1
取30g拟薄水铝石，加入90g质量分数为0.5%柠檬酸三铵溶液中，以400r/min搅拌混合20min，滴加9g质量分数为10%硝酸溶液，并在70℃恒温水浴下搅拌20min后静置10min，再加入3g氧化铝晶须，继续搅拌1h，得氧化铝溶胶，取6g氧化铝溶胶，1g十二烷基硫酸钠，加入800mL去离子水中，以300r/min搅拌20min后以300W超声波超声振荡1h，得相变储能剂，取18g甘露醇，7g甲酸钠，加入100mL去离子水中，以300r/min搅拌20min，得相变温度调节剂，取10cm×5cm×2cm海绵，浸泡在混合液中20min，取出海绵并沥干至无滴水产生，再浸泡在相变储能剂中20min，取出海绵并沥干至无滴水产生后用耐磨PE材料制成的塑料袋封装，塑料袋密封后即成为冰袋，将冰袋放到-28℃的冰柜中冷冻，得冷藏运输箱用蓄冷剂。
实例2
取40g拟薄水铝石，加入120g质量分数为0.5%柠檬酸三铵溶液中，以450r/min搅拌混合25min，滴加12g质量分数为10%硝酸溶液，并在75℃恒温水浴下搅拌25min后静置12min，再加入4g氧化铝晶须，继续搅拌1h，得氧化铝溶胶，取7g氧化铝溶胶，1g十二烷基硫酸钠，加入900mL去离子水中，以350r/min搅拌25min后以400W超声波超声振荡1h，得相变储能剂，取21g甘露醇，9g甲酸钠，加入150mL去离子水中，以350r/min搅拌25min，得相变温度调节剂，取10cm×5cm×2cm海绵，浸泡在混合液中25min，取出海绵并沥干至无滴水产生，再浸泡在相变储能剂中25min，取出海绵并沥干至无滴水产生后用耐磨PE材料制成的塑料袋封装，塑料袋密封后即成为冰袋，将冰袋放到-28℃的冰柜中冷冻，得冷藏运输箱用蓄冷剂。
实例3
取50g拟薄水铝石，加入150g质量分数为0.5%柠檬酸三铵溶液中，以500r/min搅拌混合30min，滴加15g质量分数为10%硝酸溶液，并在80℃恒温水浴下搅拌30min后静置15min，再加入5g氧化铝晶须，继续搅拌2h，得氧化铝溶胶，取8g氧化铝溶胶，2g十二烷基硫酸钠，加入1000mL去离子水中，以400r/min搅拌30min后以500W超声波超声振荡2h，得相变储能剂，取24g甘露醇，12g甲酸钠，加入200mL去离子水中，以400r/min搅拌30min，得相变温度调节剂，取10cm×5cm×2cm海绵，浸泡在混合液中30min，取出海绵并沥干至无滴水产生，再浸泡在相变储能剂中30min，取出海绵并沥干至无滴水产生后用耐磨PE材料制成的塑料袋封装，塑料袋密封后即成为冰袋，将冰袋放到-28℃的冰柜中冷冻，得冷藏运输箱用蓄冷剂。
对照例：浙江某公司生产的蓄冷剂。
将实例及对照例的蓄冷剂进行检测，具体检测如下：
DSC测试方法：相变蓄冷材料的相变潜热和Onset温度采用DSC进行测试，采用空铝皿作为标准样品，采用电子天平称取样品质量（5-10mg），每种样品做三个平行样，最后取平均值。样品的测试，首先通过快速升温、降温从而消除试样的热历史，首先将试样以30℃/min快速降温到-25℃，恒温1min，然后以30℃/min快速升温到25℃，恒温1min，如次重复2次，之后进行测试，试样降温过程从25℃降至-35℃，升温过程从-35升至25℃，其升、降温速率为5℃/min，得到凝固曲线和融化曲线，通过计算机进行处理，得到融化曲线与基线所构成的峰面积即可得到相应的相变潜热，同时通过处理得到融化曲线中吸热峰的最大斜率与基线相交得到温度即为Onset温度。
具体检测结果如表1。
表1
由表1可知，本发明制备的蓄冷剂的相变过程无明显变化，具有稳定的热物性。同时对反复融冻后样品的观察，发现无明显分层现象，表明无相分离的出现。
Claims (6)
1.一种冷藏运输箱用蓄冷剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）取拟薄水铝石加入柠檬酸三铵溶液中混合均匀，再滴加硝酸溶液，在70～80℃下搅拌20~30min后静置10～15min，再加入氧化铝晶须，搅拌均匀得氧化铝溶胶；
（2）取氧化铝溶胶、十二烷基硫酸钠、去离子水，搅拌均匀后超声振荡1~2h，得相变储能剂；
（3）取甘露醇、甲酸钠、去离子水搅拌20~30min，得相变温度调节剂；
（4）取10cm×5cm×2cm海绵，浸泡在相变温度调节剂中20~30min，取出海绵并沥干至无滴水产生，再浸泡在相变储能剂中20~30min，取出海绵并沥干至无滴水产生后用耐磨PE材料制成的塑料袋封装，塑料袋密封后即成为冰袋，将冰袋放到-30~-20℃的冰柜中冷冻，得冷藏运输箱用蓄冷剂。
2.如权利要求1所述的一种冷藏运输箱用蓄冷剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述柠檬酸三铵溶液的质量分数为0.5%，用量为拟薄水铝石质量的1.8~5.0倍。
3.如权利要求1所述的一种冷藏运输箱用蓄冷剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述硝酸溶液的质量分数为10%，用量为拟薄水铝石质量的18~50%。
4.如权利要求1所述的一种冷藏运输箱用蓄冷剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述氧化铝溶胶、十二烷基硫酸钠、去离子水的重量份为6~8份氧化铝溶胶，1~2份十二烷基硫酸钠，800~1000份去离子水。
5.如权利要求1所述的一种冷藏运输箱用蓄冷剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述超声振荡过程为以300~500W超声波超声振荡1~2h。
6.如权利要求1所述的一种冷藏运输箱用蓄冷剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述甘露醇、甲酸钠、去离子水的重量份为18~24份甘露醇，7~12份甲酸钠，100~200份去离子水。
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