專利名稱：一種-15℃儲冷材料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種-15°C儲冷材料組合物，其結(jié)晶溫度為-15土rc，添加其他功能添加劑后，克服了無機鹽結(jié)晶時存在的過冷和分層問題。按照本發(fā)明所得到的-15°c儲冷材料組合物，其溶解熱可達到260kJ/kg，可用于各種易腐產(chǎn)品在-10°c左右的條件下進行較長時間的無源冷藏、儲運等。
背景技術(shù)：
冷藏運輸受外部環(huán)境的影響較大，并且對制冷技術(shù)有較高要求，是冷鏈物流各環(huán)節(jié)中最薄弱的環(huán)節(jié)。我國毎年由于冷藏運輸造成的易腐產(chǎn)品損耗量占整個冷鏈易腐產(chǎn)品損耗量的25% 30%。在冷藏運輸過程中，冷藏車廂普遍采用車載燃料壓縮機進行運輸途中的產(chǎn)品保鮮或冷凍，雖然能夠根據(jù)運輸產(chǎn)品的儲存要求控制車內(nèi)溫度，但運輸成本較高，據(jù) 統(tǒng)計，我國冷藏運輸成本約占產(chǎn)品總成本的70%，遠高于冷藏運輸成本不得超過產(chǎn)品總成本50%的國際標準，其中運輸成本中制冷能耗占相當(dāng)大的比重，而燃料壓縮機平均每小時用于制冷的耗油約在3L左右，這構(gòu)成了相當(dāng)大的成本壓力。除此以外，燃料的消耗對環(huán)境污染、碳排放等均產(chǎn)生消極影響。目前，在短途運輸過程中也通常用冰塊來解決短暫的低溫冷藏問題，但由于冰的融點是0°c，僅能使車廂內(nèi)的溫度維持在0 10°C范圍內(nèi)，運輸產(chǎn)品往往容易解凍，不能滿足冷凍產(chǎn)品的儲藏要求。本發(fā)明公布了ー種-15°c儲冷材料組合物，其結(jié)晶溫度可以保持在-15土1°C，儲冷量達260kJ/kg，根據(jù)密閉空間大小和儲冷材料用量的不同，以這種材料作為儲冷介質(zhì)可以維持環(huán)境溫度-15 -10°C不等，能夠滿足大多數(shù)冷凍產(chǎn)品的保存需求。不同于其他更低結(jié)晶溫度的儲冷材料，本發(fā)明中結(jié)晶溫度-15±1°C可以在一般家用冰箱的冷凍室內(nèi)完成儲冷過程，更易于使用普及。本發(fā)明的配方中選擇了能夠與無機化合物配伍的增稠劑，在很大程度上既保證了材料組合物的結(jié)晶溫度，也緩解了無機鹽在低溫下容易出現(xiàn)的分層沉淀問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了 ー種_15°C儲冷材料組合物，結(jié)晶溫度為-15 土 1°C，儲冷量可達260kJ/kg，可用于隔熱條件良好的封閉空間的制冷(如冷藏車廂、冷庫、小型車載保溫箱等)，不使用燃料壓縮機，提高了能源的綜合利用效率，減少了污染物排放。為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了ー種-15土 1°C儲冷材料組合物，主要成分包括 Na2SO4' K2SO4' NaCl、H2O 以及 Na2SiO3' Na2B4O7 IOH2O 和氣相法 SiO2 等功能添加劑在該組合物中Na2S04、K2SO4, NaCl, H2O為主要組分，其中Na2SO4與K2SO4的摩爾比為2 : I 3 : I、K2SO4與NaCl的摩爾比為I : 2 I : I、Na2SO4與H2O的摩爾比為I : 10 I : 15，其他組分的質(zhì)量含量如下Na2SiO33. 5 5. 5%
Na2B4O7 IOH2O 0. 5 I. 5%氣相法SiO22. 0 5. 0 %對本發(fā)明所提供的儲冷材料按照步冷曲線法進行了結(jié)晶溫度測定，并用DSC差熱法測試其熔解潛熱。同時，針對儲冷穩(wěn)定性問題采用常溫靜置法，完全冷凍后再放于室溫條件下24小時，使其緩慢釋冷，觀察其不溶鹽析出情況。
具體實施例方式本發(fā)明通過以下具體實施例更詳細的描述本發(fā) 明，可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面的了解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。實施例I準確量取383克H2O,在攪拌條件下依次加入303克Na2S04、185 $K2S04、62克NaCl、35克Na2Si03、12克Na2B4O7 IOH2O以及20克氣相法SiO2，攪拌至完全分散均勻。按照步冷曲線法測試其結(jié)晶溫度為-15. 3°C，過冷度為3. 5°C，熔解潛熱為265kJ/kg，完全冷凍后在常溫下放置24小吋，無明顯的結(jié)晶析出現(xiàn)象。實施例2準確量取45千克H2O,在攪拌條件下依次加入29. 6千克Na2S04、12. I千克K2S04、6. I千克NaCl、4千克Na2Si03、500克Na2B4O7 IOH2O以及2. 7千克氣相法SiO2,攪拌至完全分散均勻。按照步冷曲線法測試其結(jié)晶溫度為-14. 8°C，過冷度為4. 3°C，熔解潛熱為269kJ/kg，完全冷凍后在常溫下放置24小吋，無明顯的結(jié)晶析出現(xiàn)象。實施例3準確量取914克％0，在攪拌條件下依次加入482克Na2S04、236 $K2S04、158克NaCl、100克Na2Si03、30克Na2B4O7 IOH2O以及80克氣相法SiO2，攪拌至完全分散均勻。按照步冷曲線法測試其結(jié)晶溫度為-15. 7°C，過冷度為3. 8°C，熔解潛熱為271kJ/kg，完全冷凍后在常溫下放置24小吋，無明顯的結(jié)晶析出現(xiàn)象。實施例4準確量取398克H2O,在攪拌條件下依次加入262克Na2S04、160 $K2S04、65克NaCl、55克Na2SiO3UO克Na2B4O7 IOH2O以及50克氣相法SiO2，攪拌至完全分散均勻。按照步冷曲線法測試其結(jié)晶溫度為-14. 5°C，過冷度為5. (TC熔解潛熱為275kJ/kg，完全冷凍后在常溫下放置24小吋，無明顯的結(jié)晶析出現(xiàn)象。實施例5準確量取20. 3千克H2O,在攪拌條件下依次加入16千克Na2S04、7. 25千克K2S04、
2.45 克 NaCl、2. I 千克 Na2Si03、400 克 Na2B4O7 IOH2O 以及 I. 5 千克氣相法 SiO2,攪拌至完全分散均勻。按照步冷曲線法測試其結(jié)晶溫度為-14. 2°C，過冷度為2. 8°C，熔解潛熱為260kJ/kg，完全冷凍后在常溫下放置24小吋，無明顯的結(jié)晶析出現(xiàn)象。對比例I準確量取570克H2O,在攪拌條件下依次加入225克Na2S04、69克K2S04、46克NaCl、45克Na2SiO3UO克Na2B4O7 IOH2O以及35克氣相法SiO2，攪拌至完全分散均勻。按照步冷曲線法測試其結(jié)晶溫度，未出現(xiàn)穩(wěn)定的結(jié)晶溫度，曲線漂移嚴重。對比例2
準確量取457克H2O,在攪拌條件下依次加入241克Na2S04、118克K2S04、79克NaCl、15克Na2B4O7 IOH2O以及40克氣相法SiO2，攪拌至完全分散均勻。按照步冷曲線法測試其初始結(jié)晶溫度為-30. I °C，而后恒定在-15. 2°C，過冷度較前者大(此過冷度為15°C )，熔解潛熱為270kJ/kg，完全冷凍后在常溫下放置24小吋，無明顯的結(jié)晶析出現(xiàn)象。對比例3準確量取398克H2O,在攪拌條件下依次加入262克Na2S04、160 $K2S04、65克NaCl、55克Na2Si03、10克Na2B4O7 IOH2O,攪拌至完全分散均勻，而一旦停止攪拌，未溶解的固體鹽便會很快沉降至溶液底部。通過上述實施例I 5，本發(fā)明公開的儲冷材料組合物的結(jié)晶溫度為-15土TC，材料性能比較穩(wěn)定，反復(fù)結(jié)晶未出現(xiàn)明顯分層問題。對比例I表明，當(dāng)組合物主要結(jié)晶組分摩爾比例不滿足條件時，其結(jié)晶溫度極不穩(wěn)定，失去了應(yīng)用價值；在對比例2中未添加Na2Si03，組合物的過冷度甚至達到15°C左右；在對比例3中未添加氣相法SiO2，對材料的 穩(wěn)定性影響很大，由于各種鹽組分溶解度較小而很快出現(xiàn)沉降問題。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍，所以凡依本發(fā)明所述范圍的特征原料、特征步驟以及配方等同的變化，均應(yīng)包括在本發(fā)明的申請專利范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明所述的-15°C共晶鹽儲冷材料組合物，其特征在于含有Na2S04、K2SO4,NaCl,H2O以及各種功能添加劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合物，特征在于功能添加劑由Na2Si03、Na2B407· IOH2O和氣相法SiO2混合物構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合物，其特征在于主要結(jié)晶組分由Na2S04、K2S04、NaCUH2O構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主要結(jié)晶組分，其特征在于Na2SO4與K2SO4的摩爾比為2 I 3 : I。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主要結(jié)晶組分，其特征在于K2SO4與NaCl的摩爾比為I: 2 I I0
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主要結(jié)晶組分，其特征在于Na2SO4與H2O的摩爾比為I : 10 I : 15。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合物，其特征于各添加劑質(zhì)量含量如下 Na2SiO33. 5 5. 5%Na2B4O7 · IOH2O O. 5 I. 5% 氣相法SiO22. O 5.0%
全文摘要
本發(fā)明公布了一種以硫酸鈉、硫酸鉀、氯化鈉和水構(gòu)成的共晶鹽儲冷材料組合物，該組合物主要由硫酸鈉、硫酸鉀、氯化鈉、水以及硅酸鈉、硼砂、氣相法二氧化硅等功能添加劑組成，其結(jié)晶溫度為-15±1℃，熔解熱可達260kJ/kg。
文檔編號C09K5/06GK102786912SQ20121031611
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者程紹海 申請人:北京精新相能科技有限公司