专利名称：一种-15℃储冷材料组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种-15°C储冷材料组合物，其结晶温度为-15土rc，添加其他功能添加剂后，克服了无机盐结晶时存在的过冷和分层问题。按照本发明所得到的-15°c储冷材料组合物，其溶解热可达到260kJ/kg，可用于各种易腐产品在-10°c左右的条件下进行较长时间的无源冷藏、储运等。
背景技术：
冷藏运输受外部环境的影响较大，并且对制冷技术有较高要求，是冷链物流各环节中最薄弱的环节。我国毎年由于冷藏运输造成的易腐产品损耗量占整个冷链易腐产品损耗量的25% 30%。在冷藏运输过程中，冷藏车厢普遍采用车载燃料压缩机进行运输途中的产品保鲜或冷冻，虽然能够根据运输产品的储存要求控制车内温度，但运输成本较高，据 统计，我国冷藏运输成本约占产品总成本的70%，远高于冷藏运输成本不得超过产品总成本50%的国际标准，其中运输成本中制冷能耗占相当大的比重，而燃料压缩机平均每小时用于制冷的耗油约在3L左右，这构成了相当大的成本压力。除此以外，燃料的消耗对环境污染、碳排放等均产生消极影响。目前，在短途运输过程中也通常用冰块来解决短暂的低温冷藏问题，但由于冰的融点是0°c，仅能使车厢内的温度维持在0 10°C范围内，运输产品往往容易解冻，不能满足冷冻产品的储藏要求。本发明公布了ー种-15°c储冷材料组合物，其结晶温度可以保持在-15土1°C，储冷量达260kJ/kg，根据密闭空间大小和储冷材料用量的不同，以这种材料作为储冷介质可以维持环境温度-15 -10°C不等，能够满足大多数冷冻产品的保存需求。不同于其他更低结晶温度的储冷材料，本发明中结晶温度-15±1°C可以在一般家用冰箱的冷冻室内完成储冷过程，更易于使用普及。本发明的配方中选择了能够与无机化合物配伍的增稠剂，在很大程度上既保证了材料组合物的结晶温度，也缓解了无机盐在低温下容易出现的分层沉淀问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了 ー种_15°C储冷材料组合物，结晶温度为-15 土 1°C，储冷量可达260kJ/kg，可用于隔热条件良好的封闭空间的制冷(如冷藏车厢、冷库、小型车载保温箱等)，不使用燃料压缩机，提高了能源的综合利用效率，減少了污染物排放。为实现本发明的上述目的，本发明提供了ー种-15土 1°C储冷材料组合物，主要成分包括 Na2SO4' K2SO4' NaCl、H2O 以及 Na2SiO3' Na2B4O7 IOH2O 和气相法 SiO2 等功能添加剂在该组合物中Na2S04、K2SO4, NaCl, H2O为主要组分，其中Na2SO4与K2SO4的摩尔比为2 : I 3 : I、K2SO4与NaCl的摩尔比为I : 2 I : I、Na2SO4与H2O的摩尔比为I : 10 I : 15，其他组分的质量含量如下Na2SiO33. 5 5. 5%
Na2B4O7 IOH2O 0. 5 I. 5%气相法SiO22. 0 5. 0 %对本发明所提供的储冷材料按照步冷曲线法进行了结晶温度測定，并用DSC差热法测试其熔解潜热。同时，针对储冷稳定性问题采用常温静置法，完全冷冻后再放于室温条件下24小时，使其缓慢释冷，观察其不溶盐析出情況。
具体实施例方式本发明通过以下具体实施例更详细的描述本发 明，可以使本专业技术人员更全面的了解本发明，但不以任何方式限制本发明。实施例I准确量取383克H2O,在搅拌条件下依次加入303克Na2S04、185 $K2S04、62克NaCl、35克Na2Si03、12克Na2B4O7 IOH2O以及20克气相法SiO2，搅拌至完全分散均匀。按照步冷曲线法测试其结晶温度为-15. 3°C，过冷度为3. 5°C，熔解潜热为265kJ/kg，完全冷冻后在常温下放置24小吋，无明显的结晶析出现象。实施例2准确量取45千克H2O,在搅拌条件下依次加入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. 7千克气相法SiO2,搅拌至完全分散均匀。按照步冷曲线法测试其结晶温度为-14. 8°C，过冷度为4. 3°C，熔解潜热为269kJ/kg，完全冷冻后在常温下放置24小吋，无明显的结晶析出现象。实施例3准确量取914克％0，在搅拌条件下依次加入482克Na2S04、236 $K2S04、158克NaCl、100克Na2Si03、30克Na2B4O7 IOH2O以及80克气相法SiO2，搅拌至完全分散均匀。按照步冷曲线法测试其结晶温度为-15. 7°C，过冷度为3. 8°C，熔解潜热为271kJ/kg，完全冷冻后在常温下放置24小吋，无明显的结晶析出现象。实施例4准确量取398克H2O,在搅拌条件下依次加入262克Na2S04、160 $K2S04、65克NaCl、55克Na2SiO3UO克Na2B4O7 IOH2O以及50克气相法SiO2，搅拌至完全分散均匀。按照步冷曲线法测试其结晶温度为-14. 5°C，过冷度为5. (TC熔解潜热为275kJ/kg，完全冷冻后在常温下放置24小吋，无明显的结晶析出现象。实施例5准确量取20. 3千克H2O,在搅拌条件下依次加入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 千克气相法 SiO2,搅拌至完全分散均匀。按照步冷曲线法测试其结晶温度为-14. 2°C，过冷度为2. 8°C，熔解潜热为260kJ/kg，完全冷冻后在常温下放置24小吋，无明显的结晶析出现象。对比例I准确量取570克H2O,在搅拌条件下依次加入225克Na2S04、69克K2S04、46克NaCl、45克Na2SiO3UO克Na2B4O7 IOH2O以及35克气相法SiO2，搅拌至完全分散均匀。按照步冷曲线法测试其结晶温度，未出现稳定的结晶温度，曲线漂移严重。对比例2
准确量取457克H2O,在搅拌条件下依次加入241克Na2S04、118克K2S04、79克NaCl、15克Na2B4O7 IOH2O以及40克气相法SiO2，搅拌至完全分散均匀。按照步冷曲线法测试其初始结晶温度为-30. I °C，而后恒定在-15. 2°C，过冷度较前者大(此过冷度为15°C )，熔解潜热为270kJ/kg，完全冷冻后在常温下放置24小吋，无明显的结晶析出现象。对比例3准确量取398克H2O,在搅拌条件下依次加入262克Na2S04、160 $K2S04、65克NaCl、55克Na2Si03、10克Na2B4O7 IOH2O,搅拌至完全分散均勻，而一旦停止搅拌，未溶解的固体盐便会很快沉降至溶液底部。通过上述实施例I 5，本发明公开的储冷材料组合物的结晶温度为-15土TC，材料性能比较稳定，反复结晶未出现明显分层问题。对比例I表明，当组合物主要结晶组分摩尔比例不满足条件时，其结晶温度极不稳定，失去了应用价值；在对比例2中未添加Na2Si03，组合物的过冷度甚至达到15°C左右；在对比例3中未添加气相法SiO2，对材料的 稳定性影响很大，由于各种盐组分溶解度较小而很快出现沉降问题。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围，所以凡依本发明所述范围的特征原料、特征步骤以及配方等同的变化，均应包括在本发明的申请专利范围之内。
权利要求
1.本发明所述的-15°C共晶盐储冷材料组合物，其特征在于含有Na2S04、K2SO4,NaCl,H2O以及各种功能添加剂。
2.根据权利要求I所述的组合物，特征在于功能添加剂由Na2Si03、Na2B407· IOH2O和气相法SiO2混合物构成。
3.根据权利要求I所述的组合物，其特征在于主要结晶组分由Na2S04、K2S04、NaCUH2O构成。
4.根据权利要求3所述的主要结晶组分，其特征在于Na2SO4与K2SO4的摩尔比为2 I 3 : I。
5.根据权利要求3所述的主要结晶组分，其特征在于K2SO4与NaCl的摩尔比为I: 2 I I0
6.根据权利要求3所述的主要结晶组分，其特征在于Na2SO4与H2O的摩尔比为I : 10 I : 15。
7.根据权利要求I所述的组合物，其特征于各添加剂质量含量如下 Na2SiO33. 5 5. 5%Na2B4O7 · IOH2O O. 5 I. 5% 气相法SiO22. O 5.0%
全文摘要
本发明公布了一种以硫酸钠、硫酸钾、氯化钠和水构成的共晶盐储冷材料组合物，该组合物主要由硫酸钠、硫酸钾、氯化钠、水以及硅酸钠、硼砂、气相法二氧化硅等功能添加剂组成，其结晶温度为-15±1℃，熔解热可达260kJ/kg。
文档编号C09K5/06GK102786912SQ20121031611
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者程绍海 申请人:北京精新相能科技有限公司