一种深冷无机相变材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及蓄冷材料，具体涉及一种深冷无机相变材料，本发明还涉及该种深冷无机相变材料的制备方法和应用。

背景技术：

1、相变材料是一种在相变时吸收或释放大量热量的材料，通常利用其融化及凝固过程完成热量的吸收及释放，从而保持周围环境温度相对稳定，是一种理想的热管理材料，广泛用于特定场合下的温度控制。由于相变材料具有潜热储能，储能密度大，相变过程中温度稳定，随着全球节能意识及大量行业对热量管理要求的提高，相变材料已大量运用于储能、食品、医药及化工品等行业。

2、近年来，随着医疗科技水平的进步，出现了一些新型的生物活性药物，其研发难度大，储存条件苛刻，通常需要在-65℃及更低的温度环境内储存及运输。在冷链解决方案中，通常使用干冰作为制冷剂以获取-90～-60℃区间的超低温环境。然而随着新型生物活性药物的不断出现，研究人员发现有些药物对二氧化碳较为敏感，长期暴露在高浓度二氧化碳环境中可能会造成药品活性的下降甚至失效。在这种情况下就无法使用干冰作为制冷剂进行控温，给运输过程造成了很大困扰。因此开发适用于该温区的非干冰型相变材料具有极大的实用价值。

3、目前对于-75～-65℃温区的相变材料研究较少，如专利cn116515460a中使用氯化锂作为主要温度调节材料，其配制所得相变材料的相变温度为-65～-63℃，温度偏高，应用过程中体系均匀性及稳定性较差，有较大的失效风险；专利us2023/0265331a1中使用溴化锂作为主要温度调节材料，其配制所得相变材料的相变温度约-68～-66℃，温度偏高，且冻存过程中过冷度约7-12℃，导致应用过程中蓄冷处理条件苛刻，使用难度较大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种深冷无机相变材料，其相变温度为-72～-70℃，相变潜热高，可作为冷链配送中干冰的高效替代，其配方组分均为无机物，无毒无害，冻存过冷度低，循环稳定性好，可以有效匹配生物活性药物的运输温度区间，并规避常规干冰控温运输中产生的二氧化碳对生物活性药物的影响。此外，本发明还提供了上述深冷无机相变材料的制备方法和其在超低温控温场景中应用。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供一种深冷无机相变材料，包括如下重量份的原料：

4、主体材料35～45份、温度调节材料2～5份、无机成核剂0.5～2份、溶剂55～60份；

5、其中，所述主体材料为溴化锂；

6、所述温度调节材料为氯化铵、氯化镁、氯化钙、溴化钠中的一种或几种。

7、进一步地，包括如下重量份的原料：

8、主体材料35～40份、温度调节材料2～4份、无机成核剂1～2份、溶剂56～60份。

9、进一步地，包括如下重量份的原料：

10、主体材料38份，温度调节材料2份，无机成核剂1份，溶剂59份；或者，

11、主体材料36份，温度调节材料4份，无机成核剂1份，溶剂59份。

12、进一步地，所述温度调节材料为氯化铵和溴化钠的混合物。

13、具体地，所述氯化铵和所述溴化钠的质量比为1:1。

14、进一步地，所述无机成核剂为四硼酸钠、纳米二氧化硅中的至少一种。

15、具体地，所述无机成核剂为四硼酸钠和纳米二氧化硅的混合物，所述四硼酸钠和所述纳米二氧化硅的质量比为1:1。

16、进一步地，所述溶剂为去离子水。

17、本发明的第二方面，提供一种上述深冷无机相变材料的制备方法，包括以下步骤：

18、s1、称取配方量的主体材料、温度调节材料、无机成核剂和溶剂；

19、s2、将主体材料、温度调节材料和溶剂搅拌混合均匀；

20、s3、然后添加无机成核剂，继续搅拌分散均匀，得到深冷无机相变材料。

21、本发明的第三方面，提供一种上述深冷无机相变材料的应用，所述深冷无机相变材料用于超低温控温场景，所述超低温温控区间为-72～-70℃。

22、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

23、(1)本发明所用主体材料、温度调节材料及成核剂均为无机物，使用溶剂为去离子水，所用原材料易得、安全、环保，制备过程简单；

24、(2)采用本发明配方所制得深冷相变材料，其相变温度为-72～-70℃，较好地匹配生物药物活性温区，大大降低由于温度偏高导致的失效风险；

25、(3)该深冷相变材料使用过程中不产生二氧化碳，完全规避使用干冰运输的场景中生物活性药物受到二氧化碳毒害可能导致的失效；

26、(4)该深冷相变材料过冷度小，循环稳定性好，大大降低使用过程蓄冷处理难度；

27、(5)本发明中的深冷无机相变材料为水性溶液，无相分离风险，无需添加增稠剂即可保持良好循环性能，可以多次循环使用，综合成本低，绿色环保。

技术特征：

1.一种深冷无机相变材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述的深冷无机相变材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：

3.根据权利要求2所述的深冷无机相变材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：

4.根据权利要求1所述的深冷无机相变材料，其特征在于，所述温度调节材料为氯化铵和溴化钠的混合物。

5.根据权利要求4所述的深冷无机相变材料，其特征在于，所述氯化铵和所述溴化钠的质量比为1:1。

6.根据权利要求1所述的深冷无机相变材料，其特征在于，所述无机成核剂为四硼酸钠、纳米二氧化硅中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的深冷无机相变材料，其特征在于，所述无机成核剂为四硼酸钠和纳米二氧化硅的混合物，所述四硼酸钠和所述纳米二氧化硅的质量比为1:1。

8.根据权利要求1所述的深冷无机相变材料，其特征在于，所述溶剂为去离子水。

9.一种如权利要求1所述的深冷无机相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种如权利要求1所述的深冷无机相变材料的应用，其特征在于，所述深冷无机相变材料用于超低温控温场景，所述超低温温控区间为-72～-70℃。

技术总结本发明公开了一种深冷无机相变材料及其制备方法和应用，该深冷无机相变材料包括如下重量份的原料：主体材料35～45份、温度调节材料2～5份、无机成核剂0.5～2份、溶剂55～60份；其中，所述主体材料为溴化锂；所述温度调节材料为氯化铵、氯化镁、氯化钙、溴化钠中的一种或几种。其相变温度为‑72～‑70℃，相变潜热高，可作为冷链配送中干冰的高效替代，其配方组分均为无机物，无毒无害，冻存过冷度低，循环稳定性好，可以有效匹配生物活性药物的运输温度区间，并规避常规干冰控温运输中产生的二氧化碳对生物活性药物的影响。技术研发人员：张雨晨,郭云龙,彭永鸿受保护的技术使用者：上海生生物流有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15