一种用于制备高分子材料蓄冷剂的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新材料技术领域，具体的说，是一种用于制备高分子材料蓄冷剂的方法。
【背景技术】
[0002]随着人类社会的高速发展，人们对食品原汁原味的要求越来越高，大量新鲜食品和土特产品异地间长途运输，以及小批量、多品种、多频度、短时间的商品配送要求日益增加，因而，近年来，冷藏链中的冷藏运输技术得到了快速发展。
[0003]冷藏运输主要分为机械冷藏运输和保冷运输两大类。如果能实现长距离运输，则后者的成本将大大低于前者，但其核心技术是提供保冷时间长的蓄冷剂。蓄冷剂有很多种类，如:水、无机盐溶液、有机物、高分子材料和复合物。
[0004]蓄冷剂是一种由有机或(和)无机化合物组成的半透明(或不透明)的、粘稠胶状混合物，可在低温下吸收并储存大量冷量，而在温度较高时又能放出大量冷量，较长时间保持自身及周围小范围内的低温环境。
[0005]蓄冷技术是是利用各种物理、化学、机械等有效手段将冷量储存在蓄冷剂中，需要时再将储存的冷量释放出来的过程。通过该技术生产出来既能高效储存冷量，又符合各种物理、化学要求的这种物质称之为蓄冷剂。
[0006]相变蓄冷材料由多组分组成，包括主储能剂、相变调整剂、防过冷剂、防相分离剂、诱发剂等。
[0007]通常从相变材料热物性，化学、物理性能，以及经济性能对其进行筛选，需要满足的要求主要有:①合适的相变温度，相变材料的熔化温度应该和蓄冷剂应用要求相符合；②较大的相变潜热，现在被认为可能被采用的物质，潜热达200J/g以上合适的传热系数，这样有助于热量的吸收和释放；④相变为可逆相变，过冷度小，性能稳定；⑤无毒，对人体和环境无害；⑥较快的结晶速度和晶体生长速度贮热密度较大；⑧原料易购，价格便宜。
[0008]现有方法所制备出来的蓄冷剂存在蓄冷时间短、吸水速度慢、吸水量小、成本高，有些还含有有害物质及相变温度范围窄等缺陷。
[0009]—般食品包装蓄冷剂的选择原则为:无毒，最多微毒；价格便宜；相变温度和相变潜热都在要求范围内。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于设计出一种用于制备高分子材料蓄冷剂的方法，解决现有方法所制备出来的蓄冷剂存在蓄冷时间短、吸水速度慢、吸水量小、成本高，有些还含有有害物质及相变温度范围窄等缺陷的不足之处；而设计的用于制备高分子材料蓄冷剂的方法，所制备的蓄冷剂无毒、无味、无污染和无腐蚀性，冻融相变潜热大，蓄冷时间长、吸水速度快、吸水量大，且成本低，通过改变化学组成可满足各种不同的应用需求。
[0011]本发明通过下述技术方案实现:一种用于制备高分子材料蓄冷剂的方法，包括以下具体工艺步骤:
1)将分子结构中含有亲水基团的聚合物配成0.32-0.89%的水溶液；
2)将中和度为62.5-73.2%及质量分数为0.73-0.86的丙烯酸，中和度为65~72.5%及质量分数为0.21-0.32的甲基丙烯酸羟乙酯，中和度为66.5~74%及质量分数为0~0.08的马来酸酐三种单体加入到步骤I)的水溶液中，混合均匀，制成混合溶液；
3)向步骤2)的混合溶液中加入丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯及马来酸酐三种单体总质量
0.08-0.23%的双丙烯酸乙二酯交联剂，搅拌溶匀；
4)向步骤3)的溶液里加入步骤2)中丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯及马来酸酐三种单体总质量0.05-0.45%的过硫酸钾引发剂，搅拌均匀，在51.5-68.7°C常压条件下反应
0.5-1.5小时，产物在113~125°C干燥后粉碎，即制得白色粉末状高分子材料；
5)将步骤4)制备的高分子材料与水按质量比为1.3-1.6: 100混合，放置30秒~2分钟，即制得半透明胶体的蓄冷剂。
[0012]为更好的近一步实现本发明，特别设置有下述步骤:所述的聚合物为羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、海藻酸钠、羧甲基淀粉、羟丙基淀粉或聚丙烯酸钠中的任一种。
[0013]为更好的近一步实现本发明，特别设置有下述步骤:所述步骤4)中的干燥时间为2~4小时，粉碎至60~90目。
[0014]为更好的近一步实现本发明，特别设置有下述步骤:所述步骤2)中，丙烯酸的中和度为67.2%，质量分数为0.78 ;甲基丙烯酸羟乙酯的中和度为68.5%，质量分数为0.26，；马来酸酐的中和度为70.9%，质量分数为0.06。
[0015]为更好的近一步实现本发明，特别设置有下述步骤:所述步骤3)中，加入的双丙烯酸乙二酯交联剂为丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯及马来酸酐三种单体总质量的0.15%。
[0016]为更好的近一步实现本发明，特别设置有下述步骤:所述步骤4)中，加入的过硫酸钾引发剂为丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯及马来酸酐三种单体总质量的0.28%。
[0017]为更好的近一步实现本发明，特别设置有下述步骤:所述步骤5)中，在56.7°C常压条件下反应1.2小时。
[0018]本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
本发明解决现有方法所制备出来的蓄冷剂存在蓄冷时间短、吸水速度慢、吸水量小、成本高，有些还含有有害物质及相变温度范围窄等缺陷的不足之处；而设计的用于制备高分子材料蓄冷剂的方法，所制备的蓄冷剂无毒、无味、无污染和无腐蚀性，冻融相变潜热大，蓄冷时间长、吸水速度快、吸水量大，且成本低，通过改变化学组成可满足各种不同的应用需求。
[0019]本发明具有制备成本低、工艺简单，所得产品价格低廉等特点。
[0020]本发明所得蓄冷剂无毒、无味、无污染、无腐蚀性、不易燃、不易爆。
[0021]本发明所得蓄冷剂吸水性强且吸水速度快。
[0022]本发明所得蓄冷剂的固液相变温度为_5~0°C，胶体比热大于4.7kJ/kg.K，相变潜热大于360kJ/kg。
[0023]本发明所制备的蓄冷剂的分子结构特点决定了其性能稳定，凝胶强度大，不易破碎，融化后的胶体与未融化固体之间的换热系数较小，放冷速度慢，蓄冷持续时间长，并可长期反复使用。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0025]实施例1:
一种用于制备高分子材料蓄冷剂的方法，包括以下具体工艺步骤:
1)将分子结构中含有亲水基团的聚合物配成0.32-0.89