一種冷藏車用低溫相變蓄冷材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種冷藏車用低溫相變蓄冷材料，包括乙二醇和正庚醇，其中，乙二醇和正庚醇質(zhì)量比為10-35:90-65。一種穩(wěn)定性好、不易分解、安全無(wú)毒、成本較低的蓄冷材料。膨脹石墨/乙二醇/正庚醇的優(yōu)選組合下其潛熱和相變溫度為102kJ/kg、-43.3℃。膨脹石墨/乙二醇/正庚醇相變蓄冷材料的密度為0.68g/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.8357W/m×K，比熱容為529J/kg×K。
【專利說(shuō)明】一種冷藏車用低溫相變蓄冷材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及食品冷藏領(lǐng)域，尤其涉及一種蓄冷材料。
【背景技術(shù)】
[0002]冷藏車用低溫相變蓄冷材料的相變溫度與冷藏運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品有關(guān)。產(chǎn)品在7°C以下進(jìn)行冷藏運(yùn)輸?shù)能囕v為冷藏運(yùn)輸車，易腐食品的儲(chǔ)藏溫度都在一般在10°C以下。也有特殊類產(chǎn)品的冷藏運(yùn)輸溫度在-45°c以下，例如金槍魚的冷藏運(yùn)輸。本文配制相變溫度在-40°C~_50°C的相變蓄冷材料，用于蓄冷冷藏車系統(tǒng)。
[0003]低溫相變蓄冷材料研究的是固-液相變材料，相變溫度都在0°C以下，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)低溫相變蓄冷材料進(jìn)行了研究和總結(jié)。開(kāi)發(fā)出的低溫相變蓄冷材料主要分為三大類:有機(jī)類、無(wú)機(jī)類和有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合類。無(wú)機(jī)類包括無(wú)機(jī)水合鹽，無(wú)機(jī)共晶鹽水溶液，有機(jī)類有:直連烷烴類(碳原子數(shù)目從4到14)、脂肪酸類、一元醇類、多元醇類、脂類和醚類。
[0004]冷藏車用蓄冷材料的應(yīng)用中無(wú)機(jī)類最多，其中最先使用的是冰，利用冰融化時(shí)吸收的熱量來(lái)冷卻食品，但是 這種方法只對(duì)在0°c附近儲(chǔ)藏的產(chǎn)品有效。為了得到更低的冷藏溫度，通過(guò)在水中添加無(wú)機(jī)鹽的方法使水的凝固點(diǎn)降低，制取共晶鹽水溶液，其相變溫度會(huì)在零度以下。例如南澳大利亞大學(xué)的Ming Liu等將融化溫度為-26.7°C，相變潛熱為154.4kJ/kg的氯化鎂水溶液應(yīng)用于一種新型的冷藏車系統(tǒng)。
[0005]一般無(wú)機(jī)鹽水溶液的相變溫度比較單一，不能滿足各種溫度范圍的易腐食品的儲(chǔ)藏需要，因此需要開(kāi)發(fā)出不同溫度范圍的相變材料，需要有兩種或兩種以上的無(wú)機(jī)或者有機(jī)鹽與水進(jìn)行合理的配比。為了方便相變材料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸，有學(xué)者將相變材料包裹在微小的膠囊里面，制成相變材料微膠囊，例如Y.H.Tseng等采用脲醛樹(shù)脂為囊壁制備了正十五烷、正二十烷和工業(yè)石蠟微膠囊。由于固-液相變材料多數(shù)有毒性或者對(duì)環(huán)境有危害，為了防止固液相變過(guò)程中的液體滲漏污染環(huán)境，固-固相變材料體現(xiàn)了其優(yōu)越性，主要有多元醇類、石蠟烴類、金屬氯化物類、聚合物共混物等。例如陳智等開(kāi)發(fā)了一種月桂酸/活性碳復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，能夠有效地適應(yīng)儲(chǔ)能容器。
[0006]有機(jī)物類相變材料主要包括:石蠟類、直鏈烷烴、羧酸類、羧酸脂類、多元醇類、正烷醇類、糖醇類和聚醚類等。有機(jī)物類相變材料在相變溫度低于0°c時(shí)相變潛熱都比較小，一般小于200kJ/kg。石蠟烷烴類相變材料在碳原子小于10的時(shí)候具有強(qiáng)揮發(fā)性，并且有一定的毒性。羧酸類對(duì)金屬有腐蝕性，羧酸脂類易揮發(fā)，且不穩(wěn)定、易分解，糖醇類相變溫度高于(TC。
[0007]因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種穩(wěn)定性好、不易分解、安全無(wú)毒、成本較低的蓄冷材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種相變溫度在-40°C~_50°C低溫相變蓄冷材料。[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種低溫相變蓄冷材料，包括乙二醇和正庚醇，其中乙二醇和正庚醇質(zhì)量比為10-35:90-65，如乙二醇和正庚醇質(zhì)量比可以為10:90、20:80、22:78、25:75、28:72、30:70、35:65。
[0010]優(yōu)選地，所述低溫相變蓄冷材料中乙二醇和正庚醇質(zhì)量比為20-30:80-70，如乙二醇和正庚醇質(zhì)量比可以為20:80、22:78、25:75、28:72、30:70。
[0011]更優(yōu)選地，所述低溫相變蓄冷材料中乙二醇和正庚醇質(zhì)量比為25-28:75-72，如乙二醇和正庚醇質(zhì)量比可以為25:75、28:72。
[0012]進(jìn)一步的，由于相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)很小，嚴(yán)重影響材料的充冷和放冷性能。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究， 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)采用添加膨脹石墨的方法能夠改善相變材料的導(dǎo)熱性能，增加成核。
[0013]優(yōu)選地，所述低溫相變蓄冷材料還包括膨脹石墨，其中膨脹石墨的重量分?jǐn)?shù)為5-7份，乙二醇的重量分?jǐn)?shù)為25-27份，正庚醇的重量分?jǐn)?shù)為65-68份。
[0014]更優(yōu)選地，膨脹石墨的重量分?jǐn)?shù)為6.1份，乙二醇的重量分?jǐn)?shù)為26.3份，正庚醇的重量分?jǐn)?shù)為67.6份。
[0015]本發(fā)明還提供了另一種低溫相變蓄冷材料，由質(zhì)量比為5.7:94.3的膨脹石墨和正己醇組成。
[0016]技術(shù)效果
[0017]本發(fā)明所提供的低溫相變蓄冷材料，膨脹石墨/乙二醇/正庚醇的優(yōu)選組合下其潛熱和相變溫度為102kJ/kg、-43.3°C，膨脹石墨/正己醇的優(yōu)選組合下其潛熱和相變溫度為 144.8kJ/kg、-51°C。
[0018]膨脹石墨/正己醇相變蓄冷材料和膨脹石墨/乙二醇/正庚醇相變蓄冷材料的密度分別是0.63g/cm3和0.68g/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.7245ff/m.K，和0.8357ff/m.K，比熱容分別為 1728.8J/kg.K 和 529J/kg.K。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的乙二醇/正庚醇溶液的相圖
[0020]圖2是乙二醇/正庚醇DSC曲線
[0021]圖3是正己醇DSC曲線
[0022]圖4是添加1.1，1.2和1.3g膨脹石墨的乙二醇/正庚醇降溫和升溫曲線
[0023]圖5是添加1.1，1.2和1.3g膨脹石墨的正己醇降溫和升溫曲線
[0024]圖6是1.1gU.2g和1.3g膨脹石墨/乙二醇/正庚醇相變溫度隨循環(huán)次數(shù)的關(guān)系;
[0025]圖7是1.1gU.2g和1.3g膨脹石墨/正己醇相變溫度隨循環(huán)次數(shù)的關(guān)系
[0026]圖8是1.2g膨脹石墨/28%乙二醇/正庚醇DSC測(cè)試曲線
[0027]圖9是1.2g膨脹石墨/正己醇DSC測(cè)試曲線
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例1相變材料的配制
[0029](1)-40°C相變材料的初步配制[0030]配制不同比例的乙二醇/正庚醇溶液20g并放于試管中。其中乙二醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比分別是0%，10%, 20%, 22%，25%，28%，30%, 35%，40%, 50%。將這十組樣品放入-65°C的低溫恒溫水浴中，當(dāng)溶液完全凝固后再取出置于20°C的環(huán)境中升溫。由此得到的升溫和降溫曲線。從表1中可以粗略地估計(jì)不同質(zhì)量比的乙二醇/正庚醇溶液的凝固溫度和融化溫度。由表I可以看出，在乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于40%后，乙二醇/正庚醇溶液出現(xiàn)嚴(yán)重的過(guò)冷現(xiàn)象。這對(duì)相變材料的使用是不利的，因此在乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于40%后的乙二醇/正庚醇溶液不用考慮作為相變材料使用。表1可以看出不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的乙二醇/正庚醇溶液凝固、融化溫度和過(guò)冷度。
[0031]由表1可以繪制乙二醇/正庚醇溶液的相圖。圖1為不同組分的的乙二醇/正庚醇溶液的相圖。曲線ABC是根據(jù)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的乙二醇/正庚醇溶液的相變溫度線性擬合得到的。其中B點(diǎn)為乙二醇/正庚醇的低共融點(diǎn)。B點(diǎn)的溫度即為所要配制的乙二醇/正庚醇相變材料的相變溫度。B點(diǎn)乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28%，其凝固溫度為_(kāi)43°C，融化溫度為-42 0C ο
[0032]表1不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的乙二醇/正庚醇溶液凝固、融化溫度和過(guò)冷度
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種冷藏車用低溫相變蓄冷材料，其組分包括乙二醇和正庚醇，其中，乙二醇和正庚醇質(zhì)量比為10-35:90-65。
2.如權(quán)利要求1所述的低溫相變蓄冷材料，其中，乙二醇和正庚醇質(zhì)量比為20-30:80-70 ο
3.如權(quán)利要求1所述的低溫相變蓄冷材料，其中，乙二醇和正庚醇質(zhì)量比為25-28:75-72。
4.如權(quán)利要求1所述的的低溫相變蓄冷材料，其中，乙二醇和正庚醇質(zhì)量比可以為25:75。
5.如權(quán)利要求1所述的的低溫相變蓄冷材料，其中，乙二醇和正庚醇質(zhì)量比可以為28:72。
6.一種冷藏車用低溫相變蓄冷材料，其中，所述低溫相變蓄冷材料組分包括膨脹石墨、乙二醇和正庚醇，其中膨脹石墨的重量分?jǐn)?shù)為5-7份，乙二醇的重量分?jǐn)?shù)為25-27份，正庚醇的重量分?jǐn)?shù)為65-68份。
7.如權(quán)利要求6所述的的低溫相變蓄冷材料，其中，膨脹石墨的重量分?jǐn)?shù)為6.1份，乙二醇的重量分?jǐn)?shù)為26.3份 ，正庚醇的重量分?jǐn)?shù)為67.6份。
【文檔編號(hào)】C09K5/06GK103740335SQ201310641692
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】章學(xué)來(lái), 趙群志, 袁園, 甘偉, 黃艷, 陳旭東, 羅孝學(xué), 丁磊, 陳若峰 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)