高效蓄冷高分子凝胶JK-1的制备及其性能评价

为了解决常规羧甲基纤维素钠 (CMC) 基材冰袋蓄冷量不足、易流动[1~2]的缺点, 作者研发了一种以卡波姆940为基材的蓄冷量高、相变潜热大、定型性好的无毒高效蓄冷高分子凝胶, 以此蓄冷剂为内容物的冰袋已在市场形成销售。

一、实验

1. 实验药品

卡波姆940, 医药级, 杭州瑞江化工有限公司;聚乙烯醇1799, 医药级, 广州市新易化工有限公司;三乙醇胺, 医药级, 杭州瑞江化工有限公司;实验所用水均为去离子水。

2. 实验设备

三口烧瓶, HWS-26电子恒温油浴锅, JJ-1精密增力电动搅拌器, DSC200 F3差示扫描量热仪, IR Affinity-1傅里叶变换红外光谱仪, TP9008U多路温度巡检仪。

3. JK-1的制备

将恒温油浴锅温度调节至90℃, 向三口烧瓶中加入96.5g水, 在不断搅拌及冷凝回流状态下加入2g聚乙烯醇1799配置成均相水溶液, 之后停止加热, 待溶液温度降至室温后加入1g卡波姆940搅拌成均相水溶液、最后采用恒压滴液漏斗匀速滴加三乙醇胺0.5g, 继续搅拌10min至溶液呈啫喱状即可。

二、结果与性能测试

1. JK-1 DSC潜热曲线

通过DSC曲线可知, JK-1内料相变潜热可达310.6J/g, 接近纯水326.6J/g;CMC内料相变潜热为220.3J/g。

2. JK-1冰袋与常规CMC系冰袋的冷性能对比测试

将毛重200g JK-1冰袋与常规CMC冰袋在-20℃冰箱中冷冻2h, 取出用多路温度巡检仪在25℃环境中对比测试其冷性能, 根据曲线所示JK-1冰袋在0℃的相变时间远远长于常规CMC系冰袋, 说明JK-1通过冷冻交联形成凝胶后由于其三维空间网络结构具有超强的锁水能力, 导致冷性能较CMC冰袋有较大的提升, 性能趋势与DSC测试结果一致。

3. 冷藏性能测试报告

本企业委托SGS对由JK-1制成的冰包进行了食品的冷藏性能测试。测试条件:4个100g毛重的JK-1冰袋在-20℃预冷2h后装入自制的冰包, 将在2℃预处理的食品放入冰包, 在25℃环境下测试各种食品表面温度的变化。由结果可知, 莴苣、酸奶和鲜肉在3h后温度升高至14℃, 三明治在3h后温度升高至约6℃, JK-1 3h后温度升高至约2.5℃, 说明JK-1具有较强的蓄冷能力, 结果符合客户的开发要求。

结论

作者通过将卡波姆940与PVA1799水溶液在-20℃冷冻形成弱凝胶开发出了新型的蓄冷剂JK-1, 通过DSC测试, 相变潜热可达到310.6J/g, 冷性能对比测试及第三方的性能测试结果表明JK-1冷性能优异。

摘要：采用卡波姆940与聚乙二醇1799制备出了新型凝胶蓄冷剂JK-1, 通过差示扫描量热仪 (DSC) 测试分析, 相变潜热可达到310.6J/g, 与常规CMC基材蓄冷剂相比具有相变潜热高、定型性好的优点。

关键词：蓄冷,相变潜热,凝胶冰袋

参考文献

[1] 高斯。保温包装中蓄冷剂的研制[D]。无锡:江南大学, 2012.

[2] 施敏敏, 章学来。用于储存自然冷能的相变材料制备及蓄冷特性[J]。化学工程, 2010, 38 (9) :82-85.