一种可降解的蓄冷凝胶及其制备方法与流程

1.本发明属于蓄冷凝胶技术领域，具体涉及一种可降解的蓄冷凝胶及其制备方法。


背景技术：

2.蓄冷剂是一种粘稠胶状混合物，主要由无机或(和)有机化合物构成，能够在预冷阶段吸收储存大量冷量，在外界温度升高时释放冷量，较长时间保持小范围低温环境，通常应用于医药、食品等多个方面的低温储藏。
3.随着生活水平的提高，人们对果蔬风味和营养的保持需求越来越大。冷链物流的发展为采后果蔬的保鲜和运输提供了技术保障，但冷链物流中蓄冷剂的使用仍使我国出现冷量不足的问题，所以蓄冷技术的发展和完善仍是当前的研究热点。蓄冷技术的进步需要蓄冷材料的推动，因此高性能的蓄冷材料研发是解决冷链物流冷量不足、效率不高的关键措施，选择具有合适相变温度和较高相变潜热的蓄冷材料能保证果蔬的贮藏环境维持在一定的温度范围内，对于延长产品的保质期，减少消费前的损失至关重要。
4.目前常用的蓄冷剂为液态蓄冷剂，但是液态蓄冷剂在运输中存在一定的风险，给运输的成本带来负担，所以在蓄冷剂中加入一定的增稠剂、保水剂等，增大蓄冷剂的黏稠性，降低流动性。相变蓄冷剂一般为多种成分的混合物，主要包含蓄冷材料(相变蓄冷材料)、onset温度(相变温度)调节剂、增稠剂、防腐剂等成分，蓄冷剂在冷链系统中应用广泛，具有降温快、蓄冷量大、保冷时间长、可循环利用、无毒无污染等特点。
5.目前工业合成的高吸水树脂降解性较差，对环境有一定的污染。目前工业化生产的合成高吸水树脂一般是用不可再生的石油资源作为聚合单体，如丙烯酸和丙烯酰胺。经过交联引发后形成高分子链结构的大分子聚合物，不易被生物降解，在土壤中的长期积累最终导致土壤板结污染。因此，开发可降解的高吸水树脂用作蓄冷材料意义重大。


技术实现要素：

6.针对上述不足，本发明的目的是提供一种可降解的蓄冷凝胶及其制备方法。
7.本发明提供了如下的技术方案：
8.本发明要解决的第一个技术问题是提供一种可降解的蓄冷凝胶的制备方法，具体步骤如下：
9.s1、淀粉糊化：将一定量的淀粉和去离子水混合搅拌均匀，使用磁力搅拌器将混合液在恒温水浴65℃条件下持续搅拌，混合30min后置于室温条件下备用；
10.s2、配制分散相：将一定量的分散剂和100g分散相环己烷混合均匀，在40℃恒温水浴条件下，使用电动机械搅拌器混合20min后备用；
11.s3、丙烯酸中和：使用称重法分别称取10.5g的丙烯酸和一定量的氢氧化钠溶液于烧杯中，在冰浴条件下，避光，缓慢将碱液加入酸液中并不断搅拌，中和反应后加入一定量的amps备用；
12.s4、配置交联引发剂：称取一定量的交联剂和引发剂，使用蒸馏水完全溶解后备
用；
13.s5、体系混合：在连续搅拌的分散相中，缓慢加入丙烯酸中和液以及淀粉混合液，提升体系水浴温度和转速至250r/min，保持稳定20min完成充分的混合分散过程；在通入氮气的条件下，逐渐缓慢加入交联引发剂的水溶液，保持混合体系反应3h。
14.优选地，s2步骤中，所述分散剂为span80、mf、nno中的一种。
15.优选地，s3步骤中，所述氢氧化钠溶液的质量分数为25％。
16.优选地，s1步骤中，所述淀粉的重量含量百分数为1wt％～14wt％；s2步骤中，所述分散剂的重量含量百分数为1wt％～6wt％；s3步骤中，所述amps的重量含量百分数为7wt％～12wt％；s4步骤中，所述交联剂的重量含量百分数为0.03wt％～0.08wt％；所述引发剂的重量含量百分数为0.3wt％～1.3wt％。
17.优选地，s3步骤中，所述中和反应的中和度为60％～80％。
18.本发明要解决的第二个技术问题是提供一种可降解的蓄冷凝胶，所述蓄冷凝胶采用上述方法制得。
19.本发明的有益效果是：
20.1、本发明所得的可降解蓄冷凝胶由于选择的是淀粉作为基材，因此所得的蓄冷凝胶具有很好的吸水和保水特性，可以使吸水后的凝胶保持更高的含水量，从而使其相变潜热无限接近水；
21.2、本发明所得的可降解蓄冷凝胶由于选择的是淀粉作为基材，淀粉是一种由葡萄糖聚合的天然聚合物，合成类的淀粉类高吸水树脂产物具有制备工艺简单、成本低廉的特点；
22.3、本发明所得的可降解蓄冷凝胶由于选择淀粉作为高吸水树脂的骨架结构，其在自然环境中的可生物降解性强，是一种绿色环保材料。
具体实施方式
23.本发明选择淀粉作为高吸水树脂的骨架结构，通过引发剂和交联剂的共同作用，接枝聚合单体丙烯酸后制备得到高吸水树脂产物，从而用作相变蓄冷材料，制备得到可降解的蓄冷凝胶。
24.本发明要解决的第一个技术问题是提供一种可降解的蓄冷凝胶的制备方法，具体步骤如下：
25.s1、淀粉糊化：将一定量的淀粉和去离子水混合搅拌均匀，使用磁力搅拌器将混合液在恒温水浴65℃条件下持续搅拌，混合30min后置于室温条件下备用；
26.s2、配制分散相：将一定量的分散剂和100g分散相环己烷混合均匀，在40℃恒温水浴条件下，使用电动机械搅拌器混合20min后备用；
27.s3、丙烯酸中和：使用称重法分别称取10.5g的丙烯酸和一定量的氢氧化钠溶液于烧杯中，在冰浴条件下，避光，缓慢将碱液加入酸液中并不断搅拌，中和反应后加入一定量的amps备用；
28.s4、配置交联引发剂：称取一定量的交联剂和引发剂，使用蒸馏水完全溶解后备用；
29.s5、体系混合：在连续搅拌的分散相中，缓慢加入丙烯酸中和液以及淀粉混合液，
提升体系水浴温度和转速至250r/min，保持稳定20min完成充分的混合分散过程；在通入氮气的条件下，逐渐缓慢加入交联引发剂的水溶液，保持混合体系反应3h。
30.本发明要解决的第二个技术问题是提供一种可降解的蓄冷凝胶，所述蓄冷凝胶采用上述方法制得。
31.实施例1
32.将6wt％的淀粉和去离子水混合搅拌均匀，使用磁力搅拌器将混合液在恒温水浴65℃条件下持续搅拌，混合30min后置于室温条件下备用；将1wt％的分散剂和100g分散相环己烷混合均匀，在40℃恒温水浴条件下，使用电动机械搅拌器混合20min后备用；使用称重法分别称取10.5g的丙烯酸和一定量的氢氧化钠溶液于烧杯中，在冰浴条件下，避光，缓慢将碱液加入酸液中并不断搅拌，使得中和度为60％，中和反应后加入7wt％的amps备用；称取0.03wt％的交联剂和0.5wt％的引发剂，使用蒸馏水完全溶解后备用；在连续搅拌的分散相中，缓慢加入丙烯酸中和液以及淀粉混合液，提升体系水浴温度和转速至250r/min，保持稳定20min完成充分的混合分散过程；在通入氮气的条件下，逐渐缓慢加入交联引发剂的水溶液，保持混合体系反应3h。
33.实施例2
34.将8wt％的淀粉和去离子水混合搅拌均匀，使用磁力搅拌器将混合液在恒温水浴65℃条件下持续搅拌，混合30min后置于室温条件下备用；将2wt％的分散剂和100g分散相环己烷混合均匀，在40℃恒温水浴条件下，使用电动机械搅拌器混合20min后备用；使用称重法分别称取10.5g的丙烯酸和一定量的氢氧化钠溶液于烧杯中，在冰浴条件下，避光，缓慢将碱液加入酸液中并不断搅拌，使得中和度为65％，中和反应后加入8wt％的amps备用；称取0.04wt％的交联剂和0.7wt％的引发剂，使用蒸馏水完全溶解后备用；在连续搅拌的分散相中，缓慢加入丙烯酸中和液以及淀粉混合液，提升体系水浴温度和转速至250r/min，保持稳定20min完成充分的混合分散过程；在通入氮气的条件下，逐渐缓慢加入交联引发剂的水溶液，保持混合体系反应3h。
35.实施例3
36.将10wt％的淀粉和去离子水混合搅拌均匀，使用磁力搅拌器将混合液在恒温水浴65℃条件下持续搅拌，混合30min后置于室温条件下备用；将3wt％的分散剂和100g分散相环己烷混合均匀，在40℃恒温水浴条件下，使用电动机械搅拌器混合20min后备用；使用称重法分别称取10.5g的丙烯酸和一定量的氢氧化钠溶液于烧杯中，在冰浴条件下，避光，缓慢将碱液加入酸液中并不断搅拌，使得中和度为70％，中和反应后加入9wt％的amps备用；称取0.05wt％的交联剂和0.9wt％的引发剂，使用蒸馏水完全溶解后备用；在连续搅拌的分散相中，缓慢加入丙烯酸中和液以及淀粉混合液，提升体系水浴温度和转速至250r/min，保持稳定20min完成充分的混合分散过程；在通入氮气的条件下，逐渐缓慢加入交联引发剂的水溶液，保持混合体系反应3h。
37.实施例4
38.将12wt％的淀粉和去离子水混合搅拌均匀，使用磁力搅拌器将混合液在恒温水浴65℃条件下持续搅拌，混合30min后置于室温条件下备用；将4wt％的分散剂和100g分散相环己烷混合均匀，在40℃恒温水浴条件下，使用电动机械搅拌器混合20min后备用；使用称重法分别称取10.5g的丙烯酸和一定量的氢氧化钠溶液于烧杯中，在冰浴条件下，避光，缓
慢将碱液加入酸液中并不断搅拌，使得中和度为75％，中和反应后加入10wt％的amps备用；称取0.06wt％的交联剂和1.1wt％的引发剂，使用蒸馏水完全溶解后备用；在连续搅拌的分散相中，缓慢加入丙烯酸中和液以及淀粉混合液，提升体系水浴温度和转速至250r/min，保持稳定20min完成充分的混合分散过程；在通入氮气的条件下，逐渐缓慢加入交联引发剂的水溶液，保持混合体系反应3h。
39.实施例5
40.将14wt％的淀粉和去离子水混合搅拌均匀，使用磁力搅拌器将混合液在恒温水浴65℃条件下持续搅拌，混合30min后置于室温条件下备用；将5wt％的分散剂和100g分散相环己烷混合均匀，在40℃恒温水浴条件下，使用电动机械搅拌器混合20min后备用；使用称重法分别称取10.5g的丙烯酸和一定量的氢氧化钠溶液于烧杯中，在冰浴条件下，避光，缓慢将碱液加入酸液中并不断搅拌，使得中和度为80％，中和反应后加入12wt％的amps备用；称取0.07wt％的交联剂和1.3wt％的引发剂，使用蒸馏水完全溶解后备用；在连续搅拌的分散相中，缓慢加入丙烯酸中和液以及淀粉混合液，提升体系水浴温度和转速至250r/min，保持稳定20min完成充分的混合分散过程；在通入氮气的条件下，逐渐缓慢加入交联引发剂的水溶液，保持混合体系反应3h。
41.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。