CN110129008A - 低温相变蓄冷剂、其制备方法、用途及蓄冷装置 - Google Patents

低温相变蓄冷剂、其制备方法、用途及蓄冷装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于公开了低温相变蓄冷剂，包括按重量计的去离子水100份，氯化铵9‑21份，磷酸盐0.2‑2.2份，纤维素类化合物0.2‑1.2份，纳米电气石1‑4份，纳米二氧化钛0.06‑0.12份，硫酸三甘肽3‑6份，以及石英粉0.15‑0.25份。还公开了低温相变蓄冷剂的制备方法、用途及蓄冷装置。本发明提供的低温相变蓄冷剂，具有相转变温度低、无盐晶体析出、相变潜热值高、反复循环无潜热值衰变等优点，原料易得，容易生产，安全无毒，在食品保鲜、生物疫苗冷链运输中具有极大地应用价值。

Description

低温相变蓄冷剂、其制备方法、用途及蓄冷装置
技术领域
本发明属于蓄冷技术领域，具体涉及低温相变蓄冷剂、其制备方法、用途及蓄冷装置。
背景技术
蓄冷技术是利用各种物理、化学、机械等有效手段将冷量储存在蓄冷剂中，需要时再将储存的冷量释放出来的过程。通过该技术生产出来既能高效储存冷量，又符合各种物理、化学要求的这种物质称之为蓄冷剂。
储能剂按储能方式可分为三类：显热式、潜热式和半潜热式。显热型储能材料在储能的同时，无法控制环境温度，而且储能密度较低，装置体积较大，因此应用价值不高。半潜热储能是利用可逆反应进行热量的吸收和释放，储能密度较大，但是技术复杂并且操作性不强，目前仅在太阳能领域受到重视，离实际应用尚较远。潜热储能是利用材料在相变时吸收或者放热来储能或释放的，这种材料不仅能量密度较高，装置简单、体积小等，而且材料近似恒温，可以以此来控制体系的温度。因此相变潜热储能应用较为广泛。
随着人们生活水平的提高，对新鲜蔬果、肉类、海鲜等产品异地长距离运输的需求不断增长。低温相变蓄冷剂是保冷运输的核心技术，低温相变蓄冷剂通常密封在运输箱体的夹层中起到保冷作用。在长时间运输过程中，即使在低温环境中，仍然不可避免产生细菌滋生等问题引起产品变质。空气中的负离子具备除臭、抗菌、保鲜等作用，增加运输箱中空气负离子浓度有利于更长时间的保鲜。具备负离子产生功能的蓄冷剂尚无报道。
同时，由于人们对新鲜水果蔬菜、生物制品的异地冷藏运输的品质要求越来越高，因此需要为产品调控较窄的温度范围，低温相变蓄冷剂是实现保冷运输的关键。国内蓄冷剂普遍存在相变温度偏高、潜热值低等缺陷。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供低温相变蓄冷剂、其制备方法、用途及蓄冷装置。
本发明所采用的技术方案为：低温相变蓄冷剂，包括按重量计的去离子水100份，氯化铵9-21份，磷酸盐0.2-2.2份，纤维素类化合物0.2-1.2份，纳米电气石1-4份，纳米二氧化钛0.06-0.12份，硫酸三甘肽3-6份，以及石英粉0.15-0.25份。
作为进一步的优选方案，所述磷酸盐为磷酸氢二钾或磷酸氢二钠或二者的混合物。
作为进一步的优选方案，所述纤维素类化合物为羟乙基纤维素钠或羧甲基纤维素钠或二者的混合物。
作为进一步的优选方案，包括按重量计的去离子水100份，氯化铵15-20份，磷酸盐1-2份，纤维素类化合物0.5-1份，纳米电气石2-4份，纳米二氧化钛0.1-0.12份，硫酸三甘肽5-6份，以及石英粉0.2-0.25份。
作为进一步的优选方案，包括按重量计的去离子水100份，氯化铵18份，磷酸盐1.5份，纤维素类化合物1份，纳米电气石4份，纳米二氧化钛0.12份，硫酸三甘肽6份，以及石英粉0.2份。
作为进一步的优选方案，所述纳米电气石的粒径为10-80nm，所述纳米二氧化钛的粒径为5-40nm，所述石英粉的粒度为1000-1500目。
本发明还公开了上述低温相变蓄冷剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、在室温下，将所述氯化铵、磷酸盐、纳米二氧化钛、纳米电气石依次加入到去离子水中混合搅拌均匀得混合溶液；
S2、将搅拌均匀的混合溶液加热至75-80℃后加入纤维素类化合物、硫酸三甘肽以及石英粉，持续搅拌3.5-4.5h，冷却，即得所述低温相变蓄冷剂。
作为进一步的优选方案，步骤S2中搅拌速率为5000-6000rpm。
本发明还公开了上述低温相变蓄冷剂在低温冻品运输时的用途。
本发明还公开了蓄冷装置，包括密闭外壳和密封于密闭外壳内的如上述的低温相变蓄冷剂。
本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的低温相变蓄冷剂，氯化铵和磷酸氢二钾用于提供低温蓄冷潜热，采用氯化铵与磷酸氢二钾复配的方式，其酸碱性呈中性，即使泄露对人体无害；
(2)纳米电气石提供室温至低温度范围的负离子发生，硫酸三甘肽为相变温度附近高效负离子发生剂，负离子可除臭、杀菌、保鲜，配合纳米二氧化钛的纳米效应杀菌作用，除臭、杀菌、保鲜效果好，并且纳米二氧化钛能提高氯化铵与磷酸氢二钾复合体系的潜热值；
(3)羟乙基纤维素钠起到增稠作用，有效降低盐溶液的相分离现象；石英粉的粒度为1000-1500目，此粒度下，石英粉在蓄冷剂中分布均匀，无沉降，成核效果明显；
(4)本实施例提供的低温相变蓄冷剂，室温下呈无色透明状，具有相转变温度低、无盐晶体析出、相变潜热值高、反复循环无潜热值衰变等优点，原料易得，容易生产，安全无毒，在食品保鲜、生物疫苗冷链运输中具有极大地应用价值。
具体实施方式
实施例1
低温相变蓄冷剂，配方由以下质量比含量的成分组成：去离子水100份，氯化铵9份，磷酸氢二钾0.2份，羟乙基纤维素钠0.2份，纳米电气石1份，纳米二氧化钛0.06份，硫酸三甘肽3份，以及石英粉0.15份。
低温相变蓄冷剂的制备方法：
S1、在室温下，将氯化铵9份，磷酸氢二钾0.2份、纳米二氧化钛0.06份、纳米电气石1份依次加入到去离子水100份中混合搅拌均匀得混合溶液；
S2、将搅拌均匀的混合溶液加热至75-80℃后加入羟乙基纤维素钠0.2份、硫酸三甘肽3份以及石英粉0.15份，持续搅拌3.5-4.5h，冷却，即得所述低温相变蓄冷剂。
其中，步骤S2中搅拌速率为5000-6000rpm。
按照上述配方及方法制备的低温相变蓄冷剂，氯化铵和磷酸氢二钾用于提供低温蓄冷潜热，采用氯化铵与磷酸氢二钾复配的方式，其酸碱性呈中性，即使泄露对人体无害；纳米电气石提供室温至低温度范围的负离子发生，硫酸三甘肽为相变温度附近高效负离子发生剂，负离子可除臭、杀菌、保鲜，配合纳米二氧化钛的纳米效应杀菌作用，除臭、杀菌、保鲜效果好，并且纳米二氧化钛能提高氯化铵与磷酸氢二钾复合体系的潜热值；羟乙基纤维素钠起到增稠作用，有效降低盐溶液的相分离现象；石英粉的粒度为1000-1500目，此粒度下，石英粉在蓄冷剂中分布均匀，无沉降，成核效果明显。
本实施例提供的低温相变蓄冷剂，相变温度约为-15.3℃，潜热值为280KJ/kg左右，室温下负离子产生浓度200个/cm3左右，相变温度下负离子产生浓度2450个/cm3左右，室温下呈无色透明状，具有相转变温度低、无盐晶体析出、相变潜热值高、反复循环无潜热值衰变等优点，原料易得，容易生产，安全无毒，在食品保鲜、生物疫苗冷链运输中具有极大地应用价值。
本实施例还公开了上述低温相变蓄冷剂在低温冻品运输时的用途。其中，冻品优选食品或药品。使用本发明的低温相变蓄冷剂，在运输低温冻品时，具有成本低、保存方便、温度恒定、冷冻效果好的优点。
本实施例还公开了蓄冷装置，包括密闭外壳和密封于密闭外壳内的如上述的低温相变蓄冷剂。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，区别在于：磷酸氢二钾由磷酸氢二钠代替，或是磷酸氢二钾与磷酸氢二钠的混合物代替。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，区别在于：羟乙基纤维素钠由羧甲基纤维素钠代替，或是羟乙基纤维素钠与羧甲基纤维素钠的混合物代替。
实施例4
低温相变蓄冷剂，配方由以下质量比含量的成分组成：去离子水100份，氯化铵15份，磷酸氢二钾1份，羟乙基纤维素钠0.5份，纳米电气石1份，纳米二氧化钛0.1份，硫酸三甘肽3份，以及石英粉0.2份。
低温相变蓄冷剂的制备方法：
S1、在室温下，将氯化铵15份，磷酸氢二钾1份、纳米二氧化钛0.1份、纳米电气石1份依次加入到去离子水100份中混合搅拌均匀得混合溶液；
S2、将搅拌均匀的混合溶液加热至75-80℃后加入羟乙基纤维素钠0.5份、硫酸三甘肽3份以及石英粉0.2份，持续搅拌3.5-4.5h，冷却，即得所述低温相变蓄冷剂。
其中，步骤S2中搅拌速率为5000-6000rpm。
按照上述配方及方法制备的低温相变蓄冷剂，氯化铵和磷酸氢二钾用于提供低温蓄冷潜热，采用氯化铵与磷酸氢二钾复配的方式，其酸碱性呈中性，即使泄露对人体无害；纳米电气石提供室温至低温度范围的负离子发生，硫酸三甘肽为相变温度附近高效负离子发生剂，负离子可除臭、杀菌、保鲜，配合纳米二氧化钛的纳米效应杀菌作用，除臭、杀菌、保鲜效果好，并且纳米二氧化钛能提高氯化铵与磷酸氢二钾复合体系的潜热值；羟乙基纤维素钠起到增稠作用，有效降低盐溶液的相分离现象；石英粉的粒度为1000-1500目，此粒度下，石英粉在蓄冷剂中分布均匀，无沉降，成核效果明显。
本实施例提供的低温相变蓄冷剂，相变温度约为-18℃，潜热值为292KJ/kg左右，室温下负离子产生浓度210个/cm3左右，相变温度下负离子产生浓度2500个/cm3左右，室温下呈无色透明状，具有相转变温度低、无盐晶体析出、相变潜热值高、反复循环无潜热值衰变等优点，原料易得，容易生产，安全无毒，在食品保鲜、生物疫苗冷链运输中具有极大地应用价值。
本实施例还公开了上述低温相变蓄冷剂在低温冻品运输时的用途。其中，冻品优选食品或药品。使用本发明的低温相变蓄冷剂，在运输低温冻品时，具有成本低、保存方便、温度恒定、冷冻效果好的优点。
本实施例还公开了蓄冷装置，包括密闭外壳和密封于密闭外壳内的如上述的低温相变蓄冷剂。
实施例5
本实施例与实施例4基本相同，区别在于：磷酸氢二钾由磷酸氢二钠代替，或是磷酸氢二钾与磷酸氢二钠的混合物代替。
实施例6
本实施例与实施例4基本相同，区别在于：羟乙基纤维素钠由羧甲基纤维素钠代替，或是羟乙基纤维素钠与羧甲基纤维素钠的混合物代替。
实施例7
低温相变蓄冷剂，配方由以下质量比含量的成分组成：去离子水100份，氯化铵18份，磷酸氢二钾1.5份，羟乙基纤维素钠1份，纳米电气石4份，纳米二氧化钛0.12份，硫酸三甘肽6份，以及石英粉0.2份。
低温相变蓄冷剂的制备方法：
S1、在室温下，将氯化铵18份，磷酸氢二钾1.5份、纳米二氧化钛0.12份、纳米电气石4份依次加入到去离子水100份中混合搅拌均匀得混合溶液；
S2、将搅拌均匀的混合溶液加热至75-80℃后加入羟乙基纤维素钠1份、硫酸三甘肽6份以及石英粉0.2份，持续搅拌3.5-4.5h，冷却，即得所述低温相变蓄冷剂。
其中，步骤S2中搅拌速率为5000-6000rpm。
按照上述配方及方法制备的低温相变蓄冷剂，氯化铵和磷酸氢二钾用于提供低温蓄冷潜热，采用氯化铵与磷酸氢二钾复配的方式，其酸碱性呈中性，即使泄露对人体无害；纳米电气石提供室温至低温度范围的负离子发生，硫酸三甘肽为相变温度附近高效负离子发生剂，负离子可除臭、杀菌、保鲜，配合纳米二氧化钛的纳米效应杀菌作用，除臭、杀菌、保鲜效果好，并且纳米二氧化钛能提高氯化铵与磷酸氢二钾复合体系的潜热值；羟乙基纤维素钠起到增稠作用，有效降低盐溶液的相分离现象；石英粉的粒度为1000-1500目，此粒度下，石英粉在蓄冷剂中分布均匀，无沉降，成核效果明显。
本实施例提供的低温相变蓄冷剂，相变温度约为-22℃，潜热值为302KJ/kg左右，室温下负离子产生浓度285个/cm3左右，相变温度下负离子产生浓度2965个/cm3左右，室温下呈无色透明状，具有相转变温度低、无盐晶体析出、相变潜热值高、反复循环无潜热值衰变等优点，原料易得，容易生产，安全无毒，在食品保鲜、生物疫苗冷链运输中具有极大地应用价值。
本实施例还公开了上述低温相变蓄冷剂在低温冻品运输时的用途。其中，冻品优选食品或药品。使用本发明的低温相变蓄冷剂，在运输低温冻品时，具有成本低、保存方便、温度恒定、冷冻效果好的优点。
本实施例还公开了蓄冷装置，包括密闭外壳和密封于密闭外壳内的如上述的低温相变蓄冷剂。
实施例8
本实施例与实施例7基本相同，区别在于：磷酸氢二钾由磷酸氢二钠代替，或是磷酸氢二钾与磷酸氢二钠的混合物代替。
实施例9
本实施例与实施例7基本相同，区别在于：羟乙基纤维素钠由羧甲基纤维素钠代替，或是羟乙基纤维素钠与羧甲基纤维素钠的混合物代替。
实施例10
低温相变蓄冷剂，配方由以下质量比含量的成分组成：去离子水100份，氯化铵20份，磷酸氢二钾2份，羟乙基纤维素钠1份，纳米电气石3份，纳米二氧化钛0.12份，硫酸三甘肽5份，以及石英粉0.25份。
低温相变蓄冷剂的制备方法：
S1、在室温下，将氯化铵20份，磷酸氢二钾2份、纳米二氧化钛0.12份、纳米电气石3份依次加入到去离子水100份中混合搅拌均匀得混合溶液；
S2、将搅拌均匀的混合溶液加热至75-80℃后加入羟乙基纤维素钠1份、硫酸三甘肽5份以及石英粉0.2份，持续搅拌3.5-4.5h，冷却，即得所述低温相变蓄冷剂。
其中，步骤S2中搅拌速率为5000-6000rpm。
按照上述配方及方法制备的低温相变蓄冷剂，氯化铵和磷酸氢二钾用于提供低温蓄冷潜热，采用氯化铵与磷酸氢二钾复配的方式，其酸碱性呈中性，即使泄露对人体无害；纳米电气石提供室温至低温度范围的负离子发生，硫酸三甘肽为相变温度附近高效负离子发生剂，负离子可除臭、杀菌、保鲜，配合纳米二氧化钛的纳米效应杀菌作用，除臭、杀菌、保鲜效果好，并且纳米二氧化钛能提高氯化铵与磷酸氢二钾复合体系的潜热值；羟乙基纤维素钠起到增稠作用，有效降低盐溶液的相分离现象；石英粉的粒度为1000-1500目，此粒度下，石英粉在蓄冷剂中分布均匀，无沉降，成核效果明显。
本实施例提供的低温相变蓄冷剂，相变温度约为-18.5℃，潜热值为300KJ/kg左右，室温下负离子产生浓度260个/cm3左右，相变温度下负离子产生浓度2800个/cm3左右，室温下呈无色透明状，具有相转变温度低、无盐晶体析出、相变潜热值高、反复循环无潜热值衰变等优点，原料易得，容易生产，安全无毒，在食品保鲜、生物疫苗冷链运输中具有极大地应用价值。
本实施例还公开了上述低温相变蓄冷剂在低温冻品运输时的用途。其中，冻品优选食品或药品。使用本发明的低温相变蓄冷剂，在运输低温冻品时，具有成本低、保存方便、温度恒定、冷冻效果好的优点。
本实施例还公开了蓄冷装置，包括密闭外壳和密封于密闭外壳内的如上述的低温相变蓄冷剂。
实施例11
本实施例与实施例10基本相同，区别在于：磷酸氢二钾由磷酸氢二钠代替，或是磷酸氢二钾与磷酸氢二钠的混合物代替。
实施例12
本实施例与实施例10基本相同，区别在于：羟乙基纤维素钠由羧甲基纤维素钠代替，或是羟乙基纤维素钠与羧甲基纤维素钠的混合物代替。
实施例13
低温相变蓄冷剂，配方由以下质量比含量的成分组成：去离子水100份，氯化铵21份，磷酸氢二钾2.2份，羟乙基纤维素钠1.2份，纳米电气石2份，纳米二氧化钛0.1份，硫酸三甘肽4份，以及石英粉0.2份。
低温相变蓄冷剂的制备方法：
S1、在室温下，将氯化铵21份，磷酸氢二钾2.2份、纳米二氧化钛0.1份、纳米电气石2份依次加入到去离子水100份中混合搅拌均匀得混合溶液；
S2、将搅拌均匀的混合溶液加热至75-80℃后加入羟乙基纤维素钠1.2份、硫酸三甘肽4份以及石英粉0.2份，持续搅拌3.5-4.5h，冷却，即得所述低温相变蓄冷剂。
其中，步骤S2中搅拌速率为5000-6000rpm。
按照上述配方及方法制备的低温相变蓄冷剂，氯化铵和磷酸氢二钾用于提供低温蓄冷潜热，采用氯化铵与磷酸氢二钾复配的方式，其酸碱性呈中性，即使泄露对人体无害；纳米电气石提供室温至低温度范围的负离子发生，硫酸三甘肽为相变温度附近高效负离子发生剂，负离子可除臭、杀菌、保鲜，配合纳米二氧化钛的纳米效应杀菌作用，除臭、杀菌、保鲜效果好，并且纳米二氧化钛能提高氯化铵与磷酸氢二钾复合体系的潜热值；羟乙基纤维素钠起到增稠作用，有效降低盐溶液的相分离现象；石英粉的粒度为1000-1500目，此粒度下，石英粉在蓄冷剂中分布均匀，无沉降，成核效果明显。
本实施例提供的低温相变蓄冷剂，相变温度约为-16.6℃，潜热值为294KJ/kg左右，室温下负离子产生浓度245个/cm3左右，相变温度下负离子产生浓度2650个/cm3左右，室温下呈无色透明状，具有相转变温度低、无盐晶体析出、相变潜热值高、反复循环无潜热值衰变等优点，原料易得，容易生产，安全无毒，在食品保鲜、生物疫苗冷链运输中具有极大地应用价值。
本实施例还公开了上述低温相变蓄冷剂在低温冻品运输时的用途。其中，冻品优选食品或药品。使用本发明的低温相变蓄冷剂，在运输低温冻品时，具有成本低、保存方便、温度恒定、冷冻效果好的优点。
本实施例还公开了蓄冷装置，包括密闭外壳和密封于密闭外壳内的如上述的低温相变蓄冷剂。
实施例14
本实施例与实施例13基本相同，区别在于：磷酸氢二钾由磷酸氢二钠代替，或是磷酸氢二钾与磷酸氢二钠的混合物代替。
实施例15
本实施例与实施例13基本相同，区别在于：羟乙基纤维素钠由羧甲基纤维素钠代替，或是羟乙基纤维素钠与羧甲基纤维素钠的混合物代替。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.低温相变蓄冷剂，其特征在于：包括按重量计的去离子水100份，氯化铵9-21份，磷酸盐0.2-2.2份，纤维素类化合物0.2-1.2份，纳米电气石1-4份，纳米二氧化钛0.06-0.12份，硫酸三甘肽3-6份，以及石英粉0.15-0.25份。
2.根据权利要求1所述的低温相变蓄冷剂，其特征在于：所述磷酸盐为磷酸氢二钾或磷酸氢二钠或二者的混合物。
3.根据权利要求1所述的低温相变蓄冷剂，其特征在于：所述纤维素类化合物为羟乙基纤维素钠或羧甲基纤维素钠或二者的混合物。
4.根据权利要求1-3任一项所述的低温相变蓄冷剂，其特征在于：包括按重量计的去离子水100份，氯化铵15-20份，磷酸盐1-2份，纤维素类化合物0.5-1份，纳米电气石2-4份，纳米二氧化钛0.1-0.12份，硫酸三甘肽5-6份，以及石英粉0.2-0.25份。
5.根据权利要求4所述的低温相变蓄冷剂，其特征在于：包括按重量计的去离子水100份，氯化铵18份，磷酸盐1.5份，纤维素类化合物1份，纳米电气石4份，纳米二氧化钛0.12份，硫酸三甘肽6份，以及石英粉0.2份。
6.根据权利要求1所述的低温相变蓄冷剂，其特征在于：所述纳米电气石的粒径为10-80nm，所述纳米二氧化钛的粒径为5-40nm，所述石英粉的粒度为1000-1500目。
7.如权利要求1-6任一项所述低温相变蓄冷剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在室温下，将所述氯化铵、磷酸盐、纳米二氧化钛、纳米电气石依次加入到去离子水中混合搅拌均匀得混合溶液；
S2、将搅拌均匀的混合溶液加热至75-80℃后加入纤维素类化合物、硫酸三甘肽以及石英粉，持续搅拌3.5-4.5h，冷却，即得所述低温相变蓄冷剂。
8.如权利要求7所述低温相变蓄冷剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中搅拌速率为5000-6000rpm。
9.权利要求1-8任一项所述低温相变蓄冷剂在低温冻品运输时的用途。
10.蓄冷装置，其特征在于：包括密闭外壳和密封于密闭外壳内的如权利要求1-8任一项所述的低温相变蓄冷剂。
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