[发明专利]一种可降解凝胶蓄冷剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及温控包装领域，尤其是涉及一种蓄冷剂及其制备方法。

背景技术

目前的蓄冷技术主要应用于建筑物的空调，随着技术的发展，可望扩大它的应用范围，研究和发展低温蓄冷技术在温控包装中的应用具有理论和实用意义。传统的蓄冷剂主要是湿冰和干冰，其相变温度分别为0℃和-78℃。它们的相变温度都不可调，使其应用受到限制。而且湿冰融化产生水，需要附加的吸水材料；干冰升华放出二氧化碳气体，达到一定浓度会损害产品和包装。无机盐溶液作为蓄冷剂，相变温度可调，但是存在过冷现象和出现相分离，影响热量的及时释放和利用，造成其蓄冷能力降低。

高分子材料蓄冷剂作为新型的蓄冷剂，具有很多优点。但是很多不可降解，危害地球环境。随着社会的发展，人们对环境保护、节能降耗、减少污染的要求越来越高，多功能、可降解、高效率型的蓄冷剂将会得到更加广泛的应用。温控包装的大规模采用也急需环境友好、后处理方便、可重复使用、易降解的绿色相变蓄冷剂。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种可降解凝胶蓄冷剂及其制备方法。本发明所制备的蓄冷剂无毒、无味、无腐蚀性，呈凝胶状，不易留出而污染被包装产品，可生物降解。

本发明的技术方案如下：

一种可降解凝胶蓄冷剂，该蓄冷剂的成分包括淀粉丙烯酸接枝共聚物和相变蓄冷材料，淀粉丙烯酸接枝共聚物作为蓄冷剂的基材，相变蓄冷材料被吸附在淀粉丙烯酸接枝共聚物中，制成透明的凝胶状蓄冷剂。所述蓄冷剂的可调相变温度范围为-4~0℃。所述相变蓄冷材料为水或者浓度为0.5~5%的NaCl水溶液。

可降解凝胶蓄冷剂的制备方法，具体步骤如下：

（1）用干淀粉配制成质量分数为11~13%的淀粉溶液；引发剂为过硫酸铵，质量为干淀粉质量的3~5%，配制成10wt%的过硫酸铵引发剂溶液；交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，质量为干淀粉质量的0.5~1.5%，配制成10wt%的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺交联剂溶液；用25%的NaOH溶液调节丙烯酸的PH至6~7，调节前的丙烯酸与干淀粉的质量比为1.8~2.3:1；

（2）将淀粉溶液倒入带有冷凝管的反应容器，加入过硫酸铵引发剂溶液；反应容器升温至55~65℃，搅拌反应30~40分钟；

（3）向反应容器中加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺交联剂溶液和已调好PH的丙烯酸，搅拌反应50~70分钟；

（4）产物在50~70℃烘箱中烘干至恒重，用粉碎机粉碎之后用60目筛网过滤，即制得粉末状淀粉丙烯酸接枝共聚物；

（5）将制得的淀粉丙烯酸接枝共聚物与相变蓄冷材料混合，搅拌均匀，即制得透明的可降解凝胶蓄冷剂。

以水作为相变蓄冷材料时，淀粉丙烯酸接枝共聚物与水的质量比为0.5~1.5:100。以浓度为0.5~5%的NaCl水溶液作为相变蓄冷材料时，淀粉丙烯酸接枝共聚物要吸附饱和量的NaCl水溶液，所述饱和量的NaCl水溶液的质量为淀粉丙烯酸接枝共聚物质量的13~50倍。

用筛网过滤法测得制备的淀粉丙烯酸接枝共聚物的吸水率为280g/g。为了达到相变温度可调的目的，所述蓄冷剂使用NaCl溶液作为相变蓄冷材料时，在淀粉丙烯酸接枝共聚物中加入足量的浓度为0.5~5%的NaCl溶液，搅拌使粉末状淀粉丙烯酸接枝共聚物充分溶解，用100目筛网过滤掉未吸收的NaCl溶液，淀粉丙烯酸接枝共聚物吸附饱和的NaCl溶液作为蓄冷剂，淀粉丙烯酸接枝共聚物对不同NaCl溶液浓度的饱和吸附量见表1所示。

表1

本发明有益的技术效果在于：

本发明的蓄冷剂适用于温度要求为-4℃~0℃产品的包装运输，具有制备工艺简单，操作方便，成本低，相变温度可调，相变潜热大，无过冷度或过冷度极小，不易流动，可反复使用的特点，同时克服了无机盐溶液存在过冷现象和出现相分离的缺点，是一种可以降解的相变蓄冷剂，符合绿色环保的要求。它可以用于温度敏感性产品，如医药、海鲜、家禽、新鲜的农产品、乳制品等的运输包装，蓄冷剂作为温控介质，当运输包装件经历高温环境时，平衡吸收的热量，能维持低温，避免产品遭受热力损害。

附图说明

图1为淀粉丙烯酸接枝共聚物和水作为蓄冷剂的降温曲线图：a-淀粉丙烯酸接枝共聚物与水的质量比为0.5:100、b-淀粉丙烯酸接枝共聚物与水的质量比为1:100、c-淀粉丙烯酸接枝共聚物与水的质量比为1.5:100；