CN110835520A - 一种-8℃储冷材料组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种‑8℃储冷材料组合物及其制备方法，所述的‑8℃储冷材料组合物包括硬脂酸钠3～10％，乙二醇0.5～5％，氯化铵2％～7％，吐温80 1～3.5％，氯化钾0.1％～0.5％，羧甲基纤维素钠0.2～1.5％，硼砂0.5～2％，其余为去离子水。本发明保护的‑8℃储冷材料组合物，为有机与无机结合物，其结晶温度在‑9℃～‑7℃，以这种蓄冷材料作为冷媒过冷度小，可以有效解决冷冻效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种-8℃储冷材料组合物，其结晶温度在-9℃～-7℃。按照本发明所得到的-8℃储冷材料组合物，可用于各种冷冻产品的低温冷藏、低温运输等领域。
背景技术
随着生鲜网购的发展，相变蓄冷材料可应用于温控包装、冷链物流中。冻肉、冻海鲜解冻温度在-3℃左右。批量运输中，冻品运输温度要求在-15℃以下。网购冻品一般用快递运输，运输时间短，短时间内温度高于-15℃并不影响产品品质。客户对温控的要求通常是产品不化冻。所以可以开发一种不化冻的蓄冷液。
市场上，一般冰块蓄冷剂，冻结后，只能维持车厢或者密闭保温盒在2～8℃，无法达到产品要求的低温运输环境。
本发明公布了一种结晶温度在-8℃储冷材料组合物，该储冷剂为有机与无机结合物，其结晶温度在-9℃～-7℃，以这种蓄冷材料作为冷媒过冷度小，可以有效解决冷冻效率低的问题。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷和不足，本发明提供了一种-8℃储冷材料组合物，其结晶温度在-9℃～-7℃，相变潜热可达260kJ/kg，期望提供一种提高冻结效率的相变蓄冷剂，以这种蓄冷材料作为冷媒，能够满足肉类、海鲜的冷冻需求。
具体地，本发明提供了一种-8℃储冷材料组合物，包括以下质量百分比的组分：(1)有机结合物，包括：硬脂酸钠3～10％、乙二醇0.5～5％、吐温1～3.5％，羧甲基纤维素钠0.2～1.5％；(2)无机结合物，包括：氯化铵2％～7％，氯化钾0.1％～0.5％，硼砂0.5～2％；其余为水。
在另一优选的实施例中，本发明提供了一种-8℃储冷材料组合物，由质量百分比含量的以下成分组成：硬脂酸钠3～10％，乙二醇0.5～5％，氯化铵2％～7％，吐温1～3.5％，氯化钾0.1％～0.5％，羧甲基纤维素钠0.2～1.5％，硼砂0.5～2％，其余为水。
优先地，所述的-8℃储冷材料组合物的吐温为吐温80。
优先地，吐温80的合成原料由失水山梨醇单油酸酯与环氧乙烷聚合而成。
优先地，所述的-8℃储冷材料组合物的水为去离子水。
优先地，所述的-8℃储冷材料组合物的结晶温度为-7℃～-9℃。
优先地，所述的-8℃储冷材料组合物的熔解潜热为250kJ/kg～300kJ/kg。
优先地，所述的-8℃储冷材料组合物的熔解潜热为260kJ/kg。
本发明的另一个目的是提供一种-8℃储冷材料组合物的制备方法，包括：
(1)用容器称取水；
(2)启动电动搅拌器，将权利要求1所述的无机结合物溶解于水中，得到组分A；
(3)将组分A加热到80℃，搅拌器设定在1000rpm，加入权利要求1所述的有机结合物于溶液中，并提升搅拌器转速在2500rpm，搅拌20分钟，即得-8℃储冷材料组合物。
在另一优选的实施例中，本发明提供了一种-8℃储冷材料组合物的制备方法，包括：
(1)用容器称取去离子水；
(2)启动电动搅拌器，在500rpm下搅拌，将氯化铵、氯化钾、硼砂依次加入去离子水中，搅拌15分钟，使氯化钠、氯化钾、羧甲基纤维素钠均匀溶解于水中，得到组分A；
(3)将组分A加热到80℃，搅拌器设定在1000rpm，加入乙二醇、吐温80，搅拌5分钟，继续加入硬质酸钠于溶液中，并提升搅拌器转速在2500rpm，搅拌20分钟，即得-8℃储冷材料组合物。
与现有技术相比，本发明的技术效果在于：
1.本发明保护的-8℃储冷材料组合物为有机与无机结合物，作为冷媒过冷度小，可以有效解决冷冻效率低的问题。
2.本发明保护的-8℃储冷材料组合物可反复储冷，使用寿命长。
3.本发明保护的-8℃储冷材料组合物可用于低温冷藏运输等方面，可以大幅度降低运输成本，保证运输产品的品质。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。
本发明实施例和对比例所用的原料均来源于市购。
为了达到上述目的，本发明提供了一种-8℃储冷材料组合物，主要成分包括硬脂酸钠、乙二醇、氯化铵，吐温80、氯化钾、羧甲基纤维素钠、硼砂、去离子水等。
该组合物由以下质量百分含量的物质组成：硬脂酸钠3～10％，乙二醇0.5～5％，氯化铵2％～7％，吐温80 1～3.5％，氯化钾0.1％～0.5％，羧甲基纤维素钠0.2～1.5％，硼砂0.5～2％，其余为去离子水。
本发明所提供的相变材料按照步冷曲线法进行了结晶温度测定，并用DSC差热法测定了其熔解潜热。
实施例1
按照以下质量百分比准备原料：
硬脂酸钠6％，乙二醇2％，氯化铵3％，吐温80 2.5％，氯化钾0.25％，羧甲基纤维素钠1％，硼砂1.5％，其余为去离子水；
制备方法：
(1)用容器称取去离子水；
(2)启动电动搅拌器，在500rpm下搅拌，将氯化铵、氯化钾、硼砂依次加入去离子水中，搅拌15分钟，使氯化钠、氯化钾、羧甲基纤维素钠均匀溶解于水中，得到组分A；
(3)将组分A加热到80℃，搅拌器设定在1000rpm，加入乙二醇、吐温80，搅拌5分钟，继续加入硬质酸钠于溶液中，并提升搅拌器转速在2500rpm，搅拌20分钟即得相变蓄冷液。该相变蓄冷液按照步冷曲线法测试其结晶温度为-8.7℃熔解潜热为266kJ/kg。
实施例2
按照以下质量百分比准备原料：
硬脂酸钠4％，乙二醇2％，氯化铵3％，吐温80 2.5％，氯化钾0.2％，羧甲基纤维素钠1％，硼砂1.5％，其余为去离子水；
制备方法：
(1)用容器称取去离子水；
(2)启动电动搅拌器，在500rpm下搅拌，将氯化铵、氯化钾、硼砂依次加入去离子水中，搅拌15分钟，使氯化钠、氯化钾、羧甲基纤维素钠均匀溶解于水中，得到组分A；
(3)将组分A加热到80℃，搅拌器设定在1000rpm，加入乙二醇、吐温80，搅拌5分钟，继续加入硬质酸钠于溶液中，并提升搅拌器转速在2500rpm，搅拌20分钟即得相变蓄冷液。该相变蓄冷液按照步冷曲线法测试其结晶温度为-8.2℃熔解潜热为272kJ/kg。
实施例3
按照以下质量百分比准备原料：
硬脂酸钠5％，乙二醇2.5％，氯化铵4％，吐温802％，氯化钾0.3％，羧甲基纤维素钠0.5％，硼砂1％，其余为去离子水；
制备方法：
(1)用容器称取去离子水；
(2)启动电动搅拌器，在500rpm下搅拌，将氯化铵、氯化钾、硼砂依次加入去离子水中，搅拌15分钟，使氯化钠、氯化钾、羧甲基纤维素钠均匀溶解于水中，得到组分A；
(3)将组分A加热到80℃，搅拌器设定在1000rpm，加入乙二醇、吐温80，搅拌5分钟，继续加入硬质酸钠于溶液中，并提升搅拌器转速在2500rpm，搅拌20分钟即得相变蓄冷液。该相变蓄冷液按照步冷曲线法测试其结晶温度为-9.2℃熔解潜热为260kJ/kg。
实施例4
按照以下质量百分比准备原料：
硬脂酸钠5％，乙二醇4％，氯化铵4.5％，吐温802.2％，氯化钾0.3％，羧甲基纤维素钠1.2％，硼砂1％，其余为去离子水；
制备方法：
(1)用容器称取去离子水；
(2)启动电动搅拌器，在500rpm下搅拌，将氯化铵、氯化钾、硼砂依次加入去离子水中，搅拌15分钟，使氯化钠、氯化钾、羧甲基纤维素钠均匀溶解于水中，得到组分A；
(3)将组分A加热到80℃，搅拌器设定在1000rpm，加入乙二醇、吐温80，搅拌5分钟，继续加入硬质酸钠于溶液中，并提升搅拌器转速在2500rpm，搅拌20分钟即得相变蓄冷液。该相变蓄冷液按照步冷曲线法测试其结晶温度为-9.5℃熔解潜热为257kJ/kg。
实施例5
按照以下质量百分比准备原料：
硬脂酸钠6.5％，乙二醇3％，氯化铵4.2％，吐温801.5％，氯化钾0.25％，羧甲基纤维素钠1.2％，硼砂1.2％，其余为去离子水；
制备方法：
(1)用容器称取去离子水；
(2)启动电动搅拌器，在500rpm下搅拌，将氯化铵、氯化钾、硼砂依次加入去离子水中，搅拌15分钟，使氯化钠、氯化钾、羧甲基纤维素钠均匀溶解于水中，得到组分A；
(3)将组分A加热到80℃，搅拌器设定在1000rpm，加入乙二醇、吐温80，搅拌5分钟，继续加入硬质酸钠于溶液中，并提升搅拌器转速在2500rpm，搅拌20分钟即得相变蓄冷液。该相变蓄冷液按照步冷曲线法测试其结晶温度为-8.5℃熔解潜热为269kJ/kg。
对比例1
按照以下质量百分比准备原料：
硬脂酸钠3％，乙二醇5％，氯化铵7％，吐温802％，氯化钾0.4％，羧甲基纤维素钠2％，硼砂1％，其余为去离子水；
制备方法：
(1)用容器称取去离子水；
(2)启动电动搅拌器，在500rpm下搅拌，将氯化铵、氯化钾、硼砂依次加入去离子水中，搅拌15分钟，使氯化钠、氯化钾、羧甲基纤维素钠均匀溶解于水中，得到组分A；
(3)将组分A加热到80℃，搅拌器设定在1000rpm，加入乙二醇、吐温80，搅拌5分钟，继续加入硬质酸钠于溶液中，并提升搅拌器转速在2500rpm，搅拌20分钟即得相变蓄冷液。该相变蓄冷液按照步冷曲线法测试其结晶温度，其结晶速度缓慢温度不稳定，无确定的结晶温度。
对比例2
按照以下质量百分比准备原料：
硬脂酸钠12％，乙二醇8％，氯化铵5％，吐温801％，氯化钾0.2％，羧甲基纤维素钠1％，硼砂1.5％，其余为去离子水；
制备方法：
(1)用容器称取去离子水；
(2)启动电动搅拌器，在500rpm下搅拌，将氯化铵、氯化钾、硼砂依次加入去离子水中，搅拌15分钟，使氯化钠、氯化钾、羧甲基纤维素钠均匀溶解于水中，得到组分A；
(3)将组分A加热到80℃，搅拌器设定在1000rpm，加入乙二醇、吐温80，搅拌5分钟，继续加入硬质酸钠于溶液中，并提升搅拌器转速在2500rpm，搅拌20分钟即得相变蓄冷液。该相变蓄冷液按照步冷曲线法测试其结晶温度，其结晶速度缓慢温度不稳定，无确定的结晶温度。
对比例3
按照以下质量百分比准备原料：
乙二醇4％，氯化铵2.5％，吐温80 2％，氯化钾0.25％，羧甲基纤维素钠0.8％，硼砂1.4％，其余为去离子水；
制备方法：
(1)用容器称取去离子水；
(2)启动电动搅拌器，在500rpm下搅拌，将氯化铵、氯化钾、硼砂依次加入去离子水中，搅拌15分钟，使氯化钠、氯化钾、羧甲基纤维素钠均匀溶解于水中，得到组分A；
(3)将组分A加热到80℃，搅拌器设定在1000rpm，加入乙二醇、吐温80，搅拌5分钟，继续加入硬质酸钠于溶液中，并提升搅拌器转速在2500rpm，搅拌20分钟即得相变蓄冷液。该相变蓄冷液按照步冷曲线法测试其结晶温度，温度降低到-20℃仍未结晶，此组合物过冷度很大。
通过以上实施例1～5，本发明公开的蓄冷材料组合物的结晶温度在-9℃～-7℃，材料性能比较稳定，熔解潜热比较大。对比例1～2表明，各组分调整后不再满足结晶蓄冷的条件，无明确的结晶的温度。在对比例3中，未添加硬质酸钠，该组合过冷度达到12℃左右，无法完成蓄冷、释冷过程，没有使用价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明的实施范围，所以凡是依本发明所述范围的特征原料、特征步骤以及配方等同的变化，均应包括在本发明的申请专利范围之内。
Claims (10)
1.一种-8℃储冷材料组合物，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：
(1)有机结合物，包括：硬脂酸钠3～10％、乙二醇0.5～5％、吐温1～3.5％，羧甲基纤维素钠0.2～1.5％；
(2)无机结合物，包括：氯化铵2％～7％，氯化钾0.1％～0.5％，硼砂0.5～2％；其余为水。
2.一种-8℃储冷材料组合物，其特征在于，由质量百分比含量的以下成分组成：硬脂酸钠3～10％，乙二醇0.5～5％，氯化铵2％～7％，吐温1～3.5％，氯化钾0.1％～0.5％，羧甲基纤维素钠0.2～1.5％，硼砂0.5～2％，其余为水。
3.根据权利要求1所述的-8℃储冷材料组合物，其特征在于，所述的-8℃储冷材料组合物的吐温为吐温80。
4.根据权利要求3所述的-8℃储冷材料组合物，其特征在于，吐温80的合成原料由失水山梨醇单油酸酯与环氧乙烷聚合而成。
5.根据权利要求1所述的-8℃储冷材料组合物，其特征在于，所述的-8℃储冷材料组合物的水为去离子水。
6.根据权利要求1所述的-8℃储冷材料组合物，其特征在于，所述的-8℃储冷材料组合物的结晶温度为-7℃～-9℃。
7.根据权利要求1所述的-8℃储冷材料组合物，其特征在于，所述的-8℃储冷材料组合物的熔解潜热为250kJ/kg～300kJ/kg。
8.根据权利要求1所述的-8℃储冷材料组合物，其特征在于，所述的-8℃储冷材料组合物的熔解潜热为260kJ/kg。
9.一种-8℃储冷材料组合物的制备方法，其特征在于，包括：
(1)用容器称取水；
(2)启动电动搅拌器，将权利要求1所述的无机结合物溶解于水中，得到组分A；
(3)将组分A加热到80℃，搅拌器设定在1000rpm，加入权利要求1所述的有机结合物于溶液中，并提升搅拌器转速在2500rpm，搅拌20分钟，即得-8℃储冷材料组合物。
10.一种-8℃储冷材料组合物的制备方法，其特征在于，包括：
(1)用容器称取去离子水；
(2)启动电动搅拌器，在500rpm下搅拌，将氯化铵、氯化钾、硼砂依次加入去离子水中，搅拌15分钟，使氯化钠、氯化钾、羧甲基纤维素钠均匀溶解于水中，得到组分A；
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