專利名稱：冰箱功能外延伸用的蓄冷劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及伴隨物理狀態變化產生熱效應的材料，更確切地說是電冰箱功能外延伸用的蓄冷劑。
目前，電冰箱、電冰柜逐漸普及，進入了千家萬戶。但電冰箱、電冰柜不能攜至戶外使用。
在旅行中為了保鮮食品或衛生防疫部門為了運輸疫苗，需要家用便攜式小冰箱、衛生防疫部門用的小型深低溫運輸箱。這些裝置中均需要蓄冷劑。一般民用及衛生防疫等部門所需要的小型低溫環境的冷源之溫度范圍大約在0℃至-20℃之間。
中國專利文獻CN1065878A報道了一種保冷液，是將聚醚與TDI以一定的比例在70℃至120℃的溫度范圍內反應生成聚合物，再與過量的乙二醛在有機溶劑中反應10小時，冷卻后加入抗老化劑、穩定劑、發泡劑而制成高聚體。該高聚體再與鹽水混合而制成保冷液。
中國專利文獻CN1063302A是將在水中充分膨脹的聚乙烯醇和硼砂交聯反應生成立體形結構，然后吸收大量水分，膨脹成半透明易流動的凝膠，用作蓄冷劑。
上述的二種蓄冷劑的缺點是制造工藝復雜，成本高，產品的價格貴。
在專利文獻中也有以氯化鉀的水溶液為蓄冷液的報導(見中國專利文獻CN1061790A)，其優點是配制方便，但氯化鉀價格較高，溫度只能達到-12℃，不能達到更低的溫度。
本發明的目的就在于研究配制出具有固定的或窄范圍的凝固溫度或熔化溫度的蓄冷液。本發明的蓄冷液可以提供不同的低溫溫度范圍。因此采用本發明的蓄冷液作為冷源可以把電冰箱、電冰柜的功能分不同低溫溫度區段向外延伸，使得所提供的低溫范圍與一般民用及衛生防疫等部門的需求相符。將本發明的幾種不同的蓄冷液分別在電冰箱、電冰柜的不同低溫冰室中凍固后，單獨使用或配合使用，可作為不同低溫的小型便攜保冷用裝置的“冷源”，配合使用時，可延長深低溫的保冷時間。本發明的另一個目的是研制出蓄冷量大、化學及物理性質穩定、又可以安全地多次反復使用的蓄冷液，而且使其配制工藝方法簡單、易行，成本低廉，產品價格便宜。
本發明以傳熱學、溶解學、以及熱力學的“相平衡”有關原理為依據，研制了幾種組成相似而濃度范圍不同的蓄冷液，選定一合適的濃度時，它們可具有確定的或窄范圍的凝固溫度及熔化溫度，例如可分別為0℃至-0.5℃，-13℃至-14℃，-16℃至-17℃。這幾種蓄冷液在相變過程中所能提供的低溫溫度區段，正是在0℃至-20℃之間，可分別用一般電冰箱、電冰柜方便地將其凍固而蓄冷。
本發明的一種蓄冷液，由0.0002%～1.0%(重量百分數)的硬脂酸鹽，0.0004%～2.0%(重量百分數)的表面活性劑，其余為水所組成。這種蓄冷液簡稱DW1系列。
本發明的另一種蓄冷液，含有0.0002～1.0%(重量百分數)的硬脂酸鹽，0.0004%～2.0%(重量百分數)的表面活性劑，10%～29%(重量百分數)的氯化銨或氯化鈉和水。這種蓄冷液簡稱DW2系列。
為了使蓄冷液的凝固點(或熔點)更有所降低，降低至-18℃左右，以在蓄冷液DW2中加入5%-28%(重量百分數)硝酸鉀為佳，從而形成蓄冷液DW3系列。在DW1系列中的一種蓄冷液以由0.015%～0.7%(重量百分數)的硬脂酸鹽，0.015%-1.0%(重量百分數)的表面活性劑，其余為水所組成為佳。在DW2系列中的蓄冰液又以含有0.015%～0.7%(重量百分數)的硬脂酸鹽，0.015-1.0%(重量百分數)的表面活性劑，10-27.5%(重量百分數)的氯化銨或氯化鈉和水為佳。
所用的硬脂酸鹽為硬脂酸鈣、硬脂酸鋁、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂其中一種，又以硬脂酸鎂為更佳。
所使用的表面活性劑可以是陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑，非離子型表面活性劑其中的一種或洗衣粉、洗滌靈其中的一種。陰離子型表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸銨、二萘基甲烷二磺酸鈉其中的一種，陽離子型表面活劑為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基吡啶鹽酸鹽其中的一種;非離子型表面活性劑為脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、三甘油單硬脂酸酯其中的一種。選用硬脂酸鹽(例如硬脂酸鎂)，這種價廉無毒的細粉狀物均勻地懸浮于水中，其大量微粉在水凍固時干擾冰晶中水分子的規則排列，使凍脹程度下降，從而免除蓄冷液容器的損壞，有利于多次反復使用，表面活性劑的功用是使硬脂酸鹽(例如硬脂酸鎂)能在水中穩定懸浮。
DW1、DW2、DW3的配制方法如下DW1的配制法，將規定量的硬脂酸鹽(例如硬脂酸鎂)和規定量的表面活性劑(例如十二烷基苯磺酸鈉)一齊(或一先一后)傾入容器(例如玻璃燒杯或配制罐)中，再加入需要量的水(自來水、蒸餾水、離子交換水其中的一種)，攪拌(例如用電攪拌器攪拌)至形成均勻的乳白色半透明液，而成DW1蓄冷液，其攪拌速度對產品質量沒有什么影響。
DW2的配制法，將規定量的氯化銨或氯化鈉置于容器(例如玻璃燒杯或配制罐)中，再向容器中加入規定量的已配制好的DW1液，邊加入DW1液邊進行攪拌，攪拌至氯化銨或氯化鈉溶解完全為止，若還需要加水，則加入需要量的水，攪拌混合均勻，攪拌速度對產品質量沒有什么影響。
DW3的配制法，將規定量的氯化銨或氯化鈉和規定量的硝酸鉀置于容器中，加入規定量的已配制好的DW1液，邊加入DW1液邊進行攪拌，攪拌至氯化銨或氯化鈉及硝酸鉀完全溶解為止，若還需要加水，則加入需要量的水，攪拌混合均勻，攪拌速度對產品質量沒有什么影響。
蓄冷液DW1、DW2、DW3系列作為“冷源”而將電冰箱、電冰柜的功能向外延伸的工作原理為當把蓄冷液DW1等放入溫度比其凝固點低5度以上的電冰箱、電冰柜中凍固時，因生成特定組成的固態混合物(等同于或近似于低共熔混合物)，而放出大量的凝固熱及結晶熱，從而“蓄冷”;把凍固了的蓄冷液由電冰箱、電冰柜移出，放入小型保溫器后，在蓄冷液逐漸熔化的過程中將吸入大量的熔化熱及溶解熱，并且其溫度一直保持在其熔點附近的低溫范圍內，從而起到“保冷”的作用。根據具體的保冷需求，可以單獨使用DW1、DW2及DW3其中的一種，也可將DW2或DW3深低溫蓄冷液與DW1配合使用。因為放置DW2、DW3冷源的保溫容器不能絕對隔熱，外界溫度的影響不能完全杜絕，而DW2及DW3的熔化溫度相當低，例如可以是-13℃至-14℃及-16℃至-17℃。以外界氣溫為25℃為例，則熔化溫度與外界溫度差過大，散熱與熔化過程必然進行得相當快，而導致冷源維持其熔點附近深低溫的時間較短。若與DW1配合使用，將DW1冷源置于DW2或DW3冷源的外圍，使深低溫冷源在DW1所提供的0℃左右的環境中熔化，大大減小了溫差，使熔化過程大大減緩，因而維持其熔點深低溫的時間將大大延長。
本發明的蓄冷液的優點在于1.本發明的蓄冷液具有固定或窄范圍的凝固溫度或熔化溫度，可以提供不同的低溫溫度范圍，而且所提供的低溫范圍與一般民用及衛生防疫等部門的要求相符，2.本發明的蓄冷液蓄冷量大，DW1的蓄冷量大于330kJ/kg，DW2的蓄冷量大于300kJ/kg，DW3的蓄冷量近于300kJ/kg。
3.本發明的蓄冷液凍固時的膨脹度比純水結冰時的膨脹度小，減少了容器凍裂的可能性，有利于蓄冷液安全多次地反復使用。
4.本發明的蓄冷液的化學及物理性質穩定，無毒，無氣味。在配制及使用過程中均無環境污染。
5.本發明的幾種蓄冷液的配制工藝方法簡單，易行，成本低廉，產品價格便宜。
6.本發明的幾種蓄冷液可以配合使用，例如可以將DW1與DW2或DW3配合使用。若將DW1冷凍置于DW2或DW3冷源的外圍，使深低溫冷源在DW1所提供的接近0℃的環境中熔化，可大大地減小溫差，使熔化過程大大減緩，因而維持其熔點深低溫的時間將大大延長。
用以下實施例對本發明的產品及其工藝方法作進一步的說明，將有助于對本發明及其優點的理解，而不作為對本發明保護范圍的限定，本發明的保護范圍由權利要求來決定。
實施例1本實施例中的蓄冷液為DW1系列中的一種蓄冷液，它由0.03%(重量百分數)的硬脂酸鎂，0.10%(重量百分數)的十二烷基苯磺酸鈉(表面活性劑)，其余為水所組成。
將0.3克硬脂酸鎂和1克十二烷基苯磺酸鈉一齊放入2000毫升的燒杯中，再加入998.7克自來水，用電攪拌器攪拌至形成均勻的乳白色半透液。實驗表明該蓄冷液于-10℃(可在-5℃至-12℃凍固)凍固后，體積膨脹比純水凍成冰的體積膨脹量下降約20%。在氣溫25℃至29℃的條件下，在盛有550克已凍固的DW1作“冷源”的小型的可密閉的雙層塑料箱中放入3500克初溫為6℃的飲料，可使飲料保持清涼適口的12℃以下的時間長達17個小時，該蓄冷液在-0.5℃至0℃熔化時，熔化熱為332kJ/kg。
實施例2
本實施例中的蓄冷液為DW2系列中的蓄冷液。它含有0.03%(重量百分數)的硬脂酸鎂，0.10%(重量百分數)的十二烷基苯磺酸鈉(表面活性劑)，19%(重量百分數)的氯化銨和水用實施例1所述的方法，用0.3克硬脂酸鎂，1克十二烷基苯磺酸鈉和808.7克自來水，配成DW1蓄冷液。
將190克氯化銨置于2000毫升的燒杯中，將配制好的DW1蓄冷液加入到盛有190克氯化銨的2000毫升的燒杯中，邊加入DW1液，邊進行攪拌(例如用電攪拌器攪拌)，攪拌至氯化銨完全溶解。
為了疫苗的運輸，需要-20℃至0℃或-20℃至8℃的低溫環境。實驗表明，每支2立方厘米的玻璃瓶封裝的疫苗共100支，以塑料方瓶盛裝的720克DW2蓄冷液凍固后作為主冷源，外圍配用凍固了的1100克DW1蓄冷液，共同置于雙層塑料便攜提箱中攜出。在氣溫為22℃的條件下，箱內保持-14℃至0℃的時間為10小時，保持-14℃至8℃的時間約為23小時。實驗結果表明該DW2蓄冷液在-14℃至-13℃的范圍內熔化時，熔化熱為303kJ/kg。
實施例3本實施例中的蓄冷液為DW3系列中的蓄冷液。它含有0.03%(重量百分數)的硬脂酸鎂，0.1%(重量百分數)的十二烷基苯磺酸鈉(表面活性劑)，16%(重量百分數)的氯化銨，8%(重量百分數)的硝酸鉀和水。
用實施例1所述的方法，用0.3克硬脂酸鎂，1克十二烷基苯磺酸鈉和758.7克自來水配制成DW1蓄冷液。
再將160克氯化銨和80克硝酸鉀置于2000毫升的燒杯中，將配制好的DW1蓄冷液加入到盛有160克氯化銨和80克硝酸鉀的2000毫升的燒杯中，邊加入DW1液，邊進行攪拌(例如用電攪拌器攪拌)，攪拌至氯化銨和硝酸鉀完全溶解。實驗測得該DW3蓄冷液在-17℃至-16℃熔化時，熔化熱為298kJ/kg.
權利要求
1.一種蓄冷液，其特征是，由0.0002%～1.0%(重量百分數)的硬脂酸鹽，0.0004%～2.0%(重量百分數)的表面活性劑，其余為水所組成。
2.根據權利要求1的一種蓄冷液，其特征是，所說的硬脂酸鹽為硬脂酸鎂。
3.根據權利要求1的一種蓄冷液，其特征是，所說的表面活性劑為陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑其中的一種或洗衣粉、洗滌靈其中的一種。
4.根據權利要求3的一種蓄冷液，其特征是，所說的陰離子型表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸銨、二萘基甲烷二磺酸鈉其中的一種，陽離子型表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基吡啶鹽酸鹽其中的一種，非離子型表面活性劑為脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、三甘油單硬脂酸酯其中的一種。
5.另一種蓄冷液，其特征是，含有0.0002%～1.0%(重量百分數)的硬脂酸鹽，0.0004%～2.0%(重量百分數)的表面活性劑，10%～29%(重量百分數)的氯化銨或氯化鈉和水。
6.根據權利要求5的另一種蓄冷液，其特征是，所說的硬脂酸鹽為硬脂酸鎂。
7.根據權利要求5或6的另一種蓄冷液，其特征是，還含有5%～28%(重量百分數)的硝酸鉀。
8.根據權利要求5的另一種蓄冷液，其特征是，所說的表面活性劑為陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑其中的一種或洗衣粉、洗滌靈其中的一種。
9.根據權利要求8的另一種蓄冷液，其特征是，所說的陰離子型表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸銨、二萘基甲烷二磺酸鈉其中的一種，陽離子型表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基吡啶鹽酸鹽其中的一種，非離子型表面活性劑為脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、三甘油單硬脂酸酯其中的一種。
全文摘要
本發明涉及電冰箱功能外延伸用的蓄冷劑，一種蓄冷劑由硬脂酸鹽和表面活性劑及水組成，另一種含有硬脂酸鹽和表面活性劑、氯化銨和水，這二種蓄冷劑可以提供不同的低溫溫度范圍，可單獨使用；配合使用時，使維持其熔點深低溫的時間可大大延長，本蓄冷劑可用于旅行中保鮮食品、飲料，運輸疫苗，本發明的蓄冷劑蓄冷量大，凍固時膨脹度小，性質穩定，無毒、無氣味，便于反復使用，配制方法簡單，成本低，價格便宜。
文檔編號C09K5/04GK1094432SQ9310375
公開日1994年11月2日 申請日期1993年4月19日 優先權日1993年4月19日
發明者李大珍, 董少詩, 王鴻儒, 林中華 申請人:董少詩, 林中華, 李大珍