本發(fā)明無機材料技術領域，具體涉及一種低溫冷藏水合鹽相變材料及其制備方法和應用。

背景技術：

隨著我國市場經(jīng)濟的快速發(fā)展、醫(yī)療水平的迅猛提升，對醫(yī)藥品質量的要求逐步提升，醫(yī)藥冷鏈物流領域也得到了特別重視。尤其是在山東疫苗事件發(fā)生后，國家規(guī)定“疫苗生產(chǎn)企業(yè)應當直接向縣級疾病預防控制機構配送第二類疫苗，或者委托具備冷鏈儲存、運輸條件的企業(yè)配送。接受委托配送第二類疫苗的企業(yè)不得委托配送?！边@便意味著低溫醫(yī)藥冷鏈市場迎來了史無前例的發(fā)展機遇。但機遇必然伴隨著挑戰(zhàn)，現(xiàn)在醫(yī)藥冷鏈物流大多使用電力冷藏車，一旦在運輸途中出現(xiàn)發(fā)電機損壞供電不足，則會導致較為嚴重的損失。相變蓄冷材料便可在運輸過程中起到保護性作用，即利用電力與蓄冷劑進行雙重冷藏；甚至可將相變蓄冷劑放于保溫箱或保溫車中對醫(yī)藥品進行冷藏，使內(nèi)部溫度持續(xù)在2~8℃之間。

但現(xiàn)在市場上的一些蓄冷劑還是存在一些問題的，例如其在冰盒已冰凍的前提下只能將內(nèi)部溫度控制低于上限溫度（8℃），當外界環(huán)境溫度低于2℃時，內(nèi)部溫度也是會急劇下降的，無法達到長期控溫于2~8℃范圍內(nèi)。

本發(fā)明中所描述的相變蓄冷劑可將溫度有效控制在2~8℃內(nèi)，相變潛熱較高，雙向控溫，控溫時間長，成本可觀，無毒無害，應用前景廣闊，可廣泛應用于醫(yī)藥冷鏈及食品保鮮等領域。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，目的之一是在于提供一種雙向控溫的相變蓄冷材料，該相變材料潛熱值達到較高的110~145kj/kg，呈凝膠穩(wěn)定狀態(tài)，可有效應用于醫(yī)藥冷鏈領域。

為了解決上述問題，本發(fā)明采取的技術方案為：

一種低溫無機冷藏水合鹽相變材料，按重量份數(shù)計，所述低溫蓄冷材料包括如下組份：硫酸鈉23~34.5份、去離子水30.5~45份、晶粒細化劑0.3~1份、增稠劑1~3份、溫度調節(jié)劑15~40份、成核劑2~6份。

優(yōu)選的，按重量份數(shù)計，所述低溫蓄冷材料包括如下組份：硫酸鈉28份、去離子水38份、晶粒細化劑0.6份、增稠劑2份、溫度調節(jié)劑27份、成核劑4份。

優(yōu)選的，所述晶粒細化劑為選自六偏磷酸鈉、四甲基草酸銨、磷酸三鈉、三聚磷酸鈉中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述增稠劑為選自羧甲基纖維素（ⅱ）、淀粉、蔗糖、蜂蠟、氣相二氧化硅、明膠、樹膠、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、膨潤土、凹凸棒黏土中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述溫度調節(jié)劑為選自氯化鉀、氯化鈉、硝酸鈉、硝酸鉀、氯化銨中至少兩種混合物，且必然包含的一組分為氯化銨。

優(yōu)選的，所述成核劑可為四硼酸鈉、四硼酸鋰、四硼酸胺、石墨、活性炭、碳納米管、二氧化硅、蒙脫土、焦磷酸鈉、硅酸鈉中的一種或幾種。

另外，本發(fā)明還要求保護所述低溫無機冷藏水合鹽相變材料的制備方法，具體步驟為：（1）按重量配比分別稱取硫酸鈉、去離子水、晶粒細化劑、溫度調節(jié)劑，從進料口添加到反應釜中，并設定反應釜溫度為35~60℃；（2）隨后加入相應重量份的增稠劑，快速攪拌，使反應釜中的各個組分均勻分散；（3）將成核劑研磨粉碎后加入反應釜中，攪拌均勻即得所述低溫無機冷藏水合鹽相變材料。

并且，本發(fā)明還保護所述低溫無機冷藏水合鹽相變材料在醫(yī)藥、果蔬冷鏈物流領域的應用。

本發(fā)明提供的相變蓄冷材料，與以往的相變材料相比，具有以下的明顯有益效果：

（1）本發(fā)明相變材料生產(chǎn)流程簡易，原材料易得且成本低廉；

（2）本發(fā)明采用多重溫度調節(jié)劑相互協(xié)調，使得降溫效果更為明顯，且儲能密度較高達280~300j/cm³；

（3）本發(fā)明晶粒細化劑的添加可使材料晶體粒徑降低，成核劑可助其快速且均勻結晶，這可減少溶融與結晶雙向溫度的滯后性，從而控制在規(guī)定范圍內(nèi)（2~8℃）；

（4）本發(fā)明通過各種輔料的相互協(xié)調，使得本蓄冷材料性能穩(wěn)定，至少可達到上千次冷熱循環(huán)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1所制備相變蓄冷材料的t-t實測升溫效果圖。

圖2為本發(fā)明實施例1所制備相變蓄冷材料的t-t實測降溫效果圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。

實施例1

一種低相變點的相變蓄冷材料的制備方法，具體步驟為：（1）首先稱取硫酸鈉22g，去離子水28g，六偏磷酸鈉0.7g，氣相二氧化硅2g，硝酸鈉17g，氯化銨18g，四硼酸鈉3g，備用；（2）將硫酸鈉、去離子水、六偏磷酸鈉、硝酸鈉、氯化銨從進料口添加到反應釜中，加熱至55℃攪拌均勻；（3）隨后加入氣相二氧化硅，調節(jié)轉速至800r/min快速攪拌，使反應釜中的各個組分均勻分散；（4）將成核劑四硼酸鈉研磨粉碎后加入反應釜中，攪拌均勻即得所述低相變點的相變蓄冷材料。

對實施例制備的低相變點的相變蓄冷材料進行溶融狀態(tài)和結晶狀態(tài)的溫變情況測定，結果顯示如圖1和圖2，其中，溶融狀態(tài)的平臺溫度約為6.7℃，結晶狀態(tài)時顯示平臺溫度約為5.4℃，差示量熱掃描儀（dsc）測試其潛熱值為145kj/kg?？捎行糜卺t(yī)藥冷鏈物流領域，在南北方均可得到雙向溫控應用。

實施例2

一種低相變點的相變蓄冷材料的制備方法，具體步驟為：（1）首先稱取硫酸鈉25g，去離子水33g，磷酸三鈉0.5g，羧甲基纖維素鈉（ⅱ）3g，硝酸鉀15g，氯化銨15g，焦磷酸鈉4g，備用；（2）將硫酸鈉、去離子水、磷酸三鈉、硝酸鉀、氯化銨從進料口添加到反應釜中，加熱至39℃攪拌均勻；（3）隨后加入羧甲基纖維素鈉（ⅱ），調節(jié)轉速至800r/min快速攪拌，使反應釜中的各個組分均勻分散；（4）將成核劑焦磷酸鈉研磨粉碎后加入反應釜中，攪拌均勻即得所述低相變點的相變蓄冷材料。

對實施例制備的低相變點的相變蓄冷材料進行溶融狀態(tài)和結晶狀態(tài)的溫變情況測定，其中，溶融狀態(tài)的平臺溫度為6℃，結晶狀態(tài)時顯示平臺溫度為4.2℃，差示量熱掃描儀（dsc）測試其潛熱值為132kj/kg。可有效應用于醫(yī)藥、果蔬冷鏈物流領域，在南北方均可得到雙向溫控應用。

實施例3

一種低相變點的相變蓄冷材料的制備方法，具體步驟為：（1）首先稱取硫酸鈉28g，去離子水35g，四甲基草酸銨0.8g，聚丙烯酸鈉2.5g，氯化鉀7g，氯化銨25g，硅酸鈉2.8g，備用；（2）將硫酸鈉、去離子水、四甲基草酸銨、氯化鉀、氯化銨從進料口添加到反應釜中，加熱至45℃攪拌均勻；（3）隨后加入聚丙烯酸鈉，調節(jié)轉速至800r/min快速攪拌，使反應釜中的各個組分均勻分散；（4）將成核劑硅酸鈉研磨粉碎后加入反應釜中，攪拌均勻即得所述低相變點的相變蓄冷材料。

對實施例制備的低相變點的相變蓄冷材料進行溶融狀態(tài)和結晶狀態(tài)的溫變情況測定，其中，溶融狀態(tài)的平臺溫度為6.2℃，結晶狀態(tài)時顯示平臺溫度為4.5℃，差示量熱掃描儀（dsc）測試其潛熱值為138kj/kg?？捎行糜卺t(yī)藥、果蔬冷鏈物流領域，在南北方均可得到雙向溫控應用。

實施例4

一種低相變點的相變蓄冷材料的制備方法，具體步驟為：（1）首先稱取硫酸鈉32g，去離子水42.5g，三聚磷酸鈉0.4g，膨潤土3g，氯化鈉8g，氯化鉀13g，氯化銨16g，四硼酸胺5g，備用；（2）將硫酸鈉、去離子水、三聚磷酸鈉、氯化鈉、氯化鉀、氯化銨從進料口添加到反應釜中，加熱至60℃攪拌均勻；（3）隨后加入膨潤土，調節(jié)轉速至800r/min快速攪拌，使反應釜中的各個組分均勻分散；（4）將成核劑四硼酸胺研磨粉碎后加入反應釜中，攪拌均勻即得所述低相變點的相變蓄冷材料。

對實施例制備的低相變點的相變蓄冷材料進行溶融狀態(tài)和結晶狀態(tài)的溫變情況測定，其中，溶融狀態(tài)的平臺溫度為6.9℃，結晶狀態(tài)時顯示平臺溫度為5.6℃，差示量熱掃描儀（dsc）測試其潛熱值為150kj/kg?？捎行糜卺t(yī)藥、果蔬冷鏈物流領域，在南北方均可得到雙向溫控應用。

對比例1

一種相變蓄冷材料的制備方法，具體步驟為：（1）首先稱取硫酸鈉22g，去離子水28g，六偏磷酸鈉0.7g，氣相二氧化硅2g，氯化銨18g，四硼酸鈉3g，備用；（2）將硫酸鈉、去離子水、六偏磷酸鈉、氯化銨從進料口添加到反應釜中，加熱至55℃攪拌均勻；（3）隨后加入氣相二氧化硅，調節(jié)轉速至800r/min快速攪拌，使反應釜中的各個組分均勻分散；（4）將成核劑四硼酸鈉研磨粉碎后加入反應釜中，攪拌均勻即得所述相變蓄冷材料。

對實施例制備的低相變點的相變蓄冷材料進行溶融狀態(tài)和結晶狀態(tài)的溫變情況測定，其中，溶融狀態(tài)的平臺溫度為20℃，結晶狀態(tài)時顯示平臺溫度為18.5℃，差示量熱掃描儀（dsc）測試其潛熱值為168kj/kg。結果顯示，當僅適用一種溫度調節(jié)劑，且用量少時，其降溫效果并不是很明顯，不滿足所要求的2~8℃冷鏈控溫區(qū)間。

對比例2

一種相變蓄冷材料的制備方法，具體步驟為：（1）首先稱取硫酸鈉22g，去離子水28g，六偏磷酸鈉0.7g，氣相二氧化硅2g，硝酸鈉44.3g，四硼酸鈉3g，備用；（2）將硫酸鈉、去離子水、六偏磷酸鈉、硝酸鈉從進料口添加到反應釜中，加熱至55℃攪拌均勻；（3）隨后加入氣相二氧化硅，調節(jié)轉速至800r/min快速攪拌，使反應釜中的各個組分均勻分散；（4）將成核劑四硼酸鈉研磨粉碎后加入反應釜中，攪拌均勻即得所述低相變點的相變蓄冷材料。

對實施例制備的低相變點的相變蓄冷材料進行溶融狀態(tài)和結晶狀態(tài)的溫變情況測定，其中，溶融狀態(tài)的平臺溫度為8℃，結晶狀態(tài)時顯示平臺溫度為5℃，差示量熱掃描儀（dsc）測試其潛熱值為68kj/kg。此材料單項溫度調節(jié)劑摻雜量增多，雖然溫度有所降低，勉強滿足2~8℃要求，但其潛熱值下降程度過多，與同體積的水相比并沒有優(yōu)勢可言。

對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。