一種用于制備高分子材料蓄冷劑的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及新材料技術領域，具體的說，是一種用于制備高分子材料蓄冷劑的方法。
【背景技術】
[0002]隨著人類社會的高速發展，人們對食品原汁原味的要求越來越高，大量新鮮食品和土特產品異地間長途運輸，以及小批量、多品種、多頻度、短時間的商品配送要求日益增加，因而，近年來，冷藏鏈中的冷藏運輸技術得到了快速發展。
[0003]冷藏運輸主要分為機械冷藏運輸和保冷運輸兩大類。如果能實現長距離運輸，則后者的成本將大大低于前者，但其核心技術是提供保冷時間長的蓄冷劑。蓄冷劑有很多種類，如:水、無機鹽溶液、有機物、高分子材料和復合物。
[0004]蓄冷劑是一種由有機或(和)無機化合物組成的半透明(或不透明)的、粘稠膠狀混合物，可在低溫下吸收并儲存大量冷量，而在溫度較高時又能放出大量冷量，較長時間保持自身及周圍小范圍內的低溫環境。
[0005]蓄冷技術是是利用各種物理、化學、機械等有效手段將冷量儲存在蓄冷劑中，需要時再將儲存的冷量釋放出來的過程。通過該技術生產出來既能高效儲存冷量，又符合各種物理、化學要求的這種物質稱之為蓄冷劑。
[0006]相變蓄冷材料由多組分組成，包括主儲能劑、相變調整劑、防過冷劑、防相分離劑、誘發劑等。
[0007]通常從相變材料熱物性，化學、物理性能，以及經濟性能對其進行篩選，需要滿足的要求主要有:①合適的相變溫度，相變材料的熔化溫度應該和蓄冷劑應用要求相符合；②較大的相變潛熱，現在被認為可能被采用的物質，潛熱達200J/g以上合適的傳熱系數，這樣有助于熱量的吸收和釋放；④相變為可逆相變，過冷度小，性能穩定；⑤無毒，對人體和環境無害；⑥較快的結晶速度和晶體生長速度貯熱密度較大；⑧原料易購，價格便宜。
[0008]現有方法所制備出來的蓄冷劑存在蓄冷時間短、吸水速度慢、吸水量小、成本高，有些還含有有害物質及相變溫度范圍窄等缺陷。
[0009]—般食品包裝蓄冷劑的選擇原則為:無毒，最多微毒；價格便宜；相變溫度和相變潛熱都在要求范圍內。
【發明內容】
[0010]本發明的目的在于設計出一種用于制備高分子材料蓄冷劑的方法，解決現有方法所制備出來的蓄冷劑存在蓄冷時間短、吸水速度慢、吸水量小、成本高，有些還含有有害物質及相變溫度范圍窄等缺陷的不足之處；而設計的用于制備高分子材料蓄冷劑的方法，所制備的蓄冷劑無毒、無味、無污染和無腐蝕性，凍融相變潛熱大，蓄冷時間長、吸水速度快、吸水量大，且成本低，通過改變化學組成可滿足各種不同的應用需求。
[0011]本發明通過下述技術方案實現:一種用于制備高分子材料蓄冷劑的方法，包括以下具體工藝步驟:
1)將分子結構中含有親水基團的聚合物配成0.32-0.89%的水溶液；
2)將中和度為62.5-73.2%及質量分數為0.73-0.86的丙烯酸，中和度為65~72.5%及質量分數為0.21-0.32的甲基丙烯酸羥乙酯，中和度為66.5~74%及質量分數為0~0.08的馬來酸酐三種單體加入到步驟I)的水溶液中，混合均勻，制成混合溶液；
3)向步驟2)的混合溶液中加入丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯及馬來酸酐三種單體總質量
0.08-0.23%的雙丙烯酸乙二酯交聯劑，攪拌溶勻；
4)向步驟3)的溶液里加入步驟2)中丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯及馬來酸酐三種單體總質量0.05-0.45%的過硫酸鉀引發劑，攪拌均勻，在51.5-68.7°C常壓條件下反應
0.5-1.5小時，產物在113~125°C干燥后粉碎，即制得白色粉末狀高分子材料；
5)將步驟4)制備的高分子材料與水按質量比為1.3-1.6: 100混合，放置30秒~2分鐘，即制得半透明膠體的蓄冷劑。
[0012]為更好的近一步實現本發明，特別設置有下述步驟:所述的聚合物為羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、海藻酸鈉、羧甲基淀粉、羥丙基淀粉或聚丙烯酸鈉中的任一種。
[0013]為更好的近一步實現本發明，特別設置有下述步驟:所述步驟4)中的干燥時間為2~4小時，粉碎至60~90目。
[0014]為更好的近一步實現本發明，特別設置有下述步驟:所述步驟2)中，丙烯酸的中和度為67.2%，質量分數為0.78 ;甲基丙烯酸羥乙酯的中和度為68.5%，質量分數為0.26，；馬來酸酐的中和度為70.9%，質量分數為0.06。
[0015]為更好的近一步實現本發明，特別設置有下述步驟:所述步驟3)中，加入的雙丙烯酸乙二酯交聯劑為丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯及馬來酸酐三種單體總質量的0.15%。
[0016]為更好的近一步實現本發明，特別設置有下述步驟:所述步驟4)中，加入的過硫酸鉀引發劑為丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯及馬來酸酐三種單體總質量的0.28%。
[0017]為更好的近一步實現本發明，特別設置有下述步驟:所述步驟5)中，在56.7°C常壓條件下反應1.2小時。
[0018]本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果:
本發明解決現有方法所制備出來的蓄冷劑存在蓄冷時間短、吸水速度慢、吸水量小、成本高，有些還含有有害物質及相變溫度范圍窄等缺陷的不足之處；而設計的用于制備高分子材料蓄冷劑的方法，所制備的蓄冷劑無毒、無味、無污染和無腐蝕性，凍融相變潛熱大，蓄冷時間長、吸水速度快、吸水量大，且成本低，通過改變化學組成可滿足各種不同的應用需求。
[0019]本發明具有制備成本低、工藝簡單，所得產品價格低廉等特點。
[0020]本發明所得蓄冷劑無毒、無味、無污染、無腐蝕性、不易燃、不易爆。
[0021]本發明所得蓄冷劑吸水性強且吸水速度快。
[0022]本發明所得蓄冷劑的固液相變溫度為_5~0°C，膠體比熱大于4.7kJ/kg.K，相變潛熱大于360kJ/kg。
[0023]本發明所制備的蓄冷劑的分子結構特點決定了其性能穩定，凝膠強度大，不易破碎，融化后的膠體與未融化固體之間的換熱系數較小，放冷速度慢，蓄冷持續時間長，并可長期反復使用。
【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0025]實施例1:
一種用于制備高分子材料蓄冷劑的方法，包括以下具體工藝步驟:
1)將分子結構中含有親水基團的聚合物配成0.32-0.89