一种可降解凝胶蓄冷剂的研制

一种可降解凝胶蓄冷剂的研制主要内容1.课题研究背景2.国内外研究现状3.发展趋势4.研究目标5.研究内容6.创新点7.可能出现的问题及拟解决的办法8.预期结果1.课题研究背景（1）目前的蓄冷技术主要应用于建筑物的空调蓄冷。随着技术的发展，可望扩大其应用范围。（2）温控供应链：“被动”技术“主动”系统，温控包装的实现需要保温材料和蓄冷剂组合的包装结构。（3）人们对环境保护、节能降耗、减少污染的要求越来越高，研制可降解蓄冷剂是时代提出的要求。2.国内外研究现状在相变时把冷量储存起来，而在需要时又能把冷量释放出来的方法，就是相变蓄冷。按蓄冷介质分类单纯物质二元溶液多元混合物按相变方式分类固-气相变材料液-气相变材料固-液相变材料固-固相变材料蓄冷剂2.国内外研究现状我国对蓄冷剂的研究起步比较晚，对于相变蓄冷剂的研究报道较少，有限的少量研究也主要集中在空调领域。近年来我国也有了较多关于蓄冷剂制备方法的专利，主要是用于矿物降温、冰箱冰柜蓄冷和果蔬等短途运输的冷藏保鲜。国外对蓄冷剂的研究比较早，且较为深入，相关产品也较多。美国、日本和德国在相变蓄冷剂方面作了大量研究工作。但是主要是关于保温箱中蓄冷剂用量的计算方法、预测保温性能数学模型的建立和冰作为蓄冷剂。3.发展趋势（1）完善相变理论研究，进行相变蓄冷材料热物性测试方法的标准化；（2）研究在蓄冷剂中加入抑菌剂、添加剂等辅料，改善蓄冷剂的性能，使应用范围扩大；（3）开发符合环保要求，可重复利用，价格低廉，性能稳定的新型相变蓄冷材料。4.研究目标制备出高吸水率的吸水树脂，开发一种新型可降解，成本低，无毒，无腐蚀性，粘度适中，相变温度可调，相变潜热大，无过冷度或过冷度小，蓄冷性能稳定，蓄冷持续时间长，可反复使用的凝胶型蓄冷剂。制备的不同相变点的蓄冷剂能应用于不同温度要求的温度敏感性产品。5.研究内容5.1可降解吸水树脂的制备及工艺参数的优化本课题拟选定淀粉系吸水树脂作为蓄冷剂的基材。5.研究内容前期实验得到的吸水树脂的吸水倍率为230g/g。在前期实验的基础上进行可降解吸水树脂的制备工艺参数的优化，改变接枝单体与淀粉的质量比或反应温度等因素，得到更高吸水倍率的吸水树脂。分析各因素对吸水倍率的影响，进行机理的理论研究。5.研究内容5.2相变蓄冷材料的选择及蓄冷剂的制备无机盐相变材料的两大缺点过冷现象出现相分离加成核剂加吸水树脂无机盐相变材料适用于中低温范围内的储能和控温，且与吸水树脂互溶，拟选定无机盐溶液作为主储能材料。5.研究内容选择不同成核剂，如硼砂、石墨、硅藻土等，加入到无机盐溶液和吸水树脂中，通过测定各降温曲线得到其对过冷度的影响，确定最合适的成核剂。进行实验设计，选用合适的实验方法，以成核剂的量、淀粉系吸水树脂的量、无机盐溶液的浓度作为影响因素，以相变温度、相变潜热、过冷度、粘度等作为主要评价指标。5.研究内容5.3蓄冷剂热物性的测定及反复冻融实验热物性：相变温度、相变潜热、比热、导热系数、粘度。测定方法：常规卡计法、DTA、DSC、T-history等参比温度曲线法。本课题拟选定T-history等参比温度曲线法。5.研究内容•选取几个样的计算结果与DSC测定结果进行对比，验证所用方法的可靠性。•反复冻结和熔化蓄冷剂，测定蓄冷剂的相变温度、相变潜热有无发生变化，有无相分离现象的产生。对比实验反复冻融实验探讨蓄冷剂的各组成成分对相变温度和相变潜热的影响规律，从而优化各组成成分的配比。5.研究内容5.4蓄冷剂的降解性能测试生物降解常用的分析评价方法：（1）土埋试验法（2）微生物培养法（3）酶分析法拟选定微生物培养法来评定所制备蓄冷剂的可降解性能。通过观测蓄冷剂表面微生物菌的生长情况以及蓄冷剂表面的形态变化、计算失重率来评价它的降解性能。5.研究内容5.5蓄冷剂在温控包装中的应用选择某一组成成分的蓄冷剂，根据相变温度和相变潜热确定其适用的产品。以不加蓄冷剂和水作为蓄冷剂为对比，通过测定保温箱中温度随时间的变化曲线和产品的性能指标，验证本课题研制的凝胶蓄冷剂对产品的保冷效果。6.创新点研制一种可降解的高效凝胶蓄冷材料，绿色环保，相变温度可调，可很好的用于温控包装，也可应用在医疗、储能、保温等工程场景。7.可能出现的问题及拟解决的办法(1)实验条件有限，氮源缺乏，可能制备不出文献中那么高吸水率的吸水树脂；(2)蓄冷剂相变温度和相变潜热的测定方法中某些参数计算困难；(3)可降解性能测试结果评定较困难。严格控制其他因素，保证对实验结果不产生大的干扰选择Matlab或其他软件，编程计算进行定性和定量两方面的测定与评价8.预期结果在实验范围内，得到制备具有高吸水倍率的吸水树脂的最佳工艺条件；研制出可降解、相变温度可调、相变潜热大、过冷度小的凝胶型蓄冷剂；用T-history等参比温度曲线法准确计算出蓄冷剂的相变潜热、比热、导热系数等热物性。