利用添加劑降低石蠟熔點(diǎn)的研究

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1、利用添加劑降低石蠟熔點(diǎn)的研究王越（西安文理學(xué)院化學(xué)系，陜西西安710065）摘要：用毛細(xì)管法測(cè)定了石蠟的凝固與熔解曲線和加入食品添加劑后熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)的變化。結(jié)果表明，加入食品添加劑香精后凝固點(diǎn)有規(guī)律地降低，當(dāng)香精加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.3％時(shí)，熔點(diǎn)降低約1.3℃；當(dāng)加入10％時(shí)，可降低3℃左右，即從50℃降低到46.7℃。該研究有可能解決空調(diào)冷凝排熱的回收利用問(wèn)題。關(guān)鍵詞：石蠟熔點(diǎn)；食品添加劑；石蠟相變材料中圖分類(lèi)號(hào)：O645.2；TK02文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-274X(2004)0089-05為把空調(diào)冷凝熱全部或部分回收利用，應(yīng)尋找適宜的蓄熱材料。相變蓄熱材料應(yīng)具備儲(chǔ)能密度高

2、、相變溫度相對(duì)穩(wěn)定，這樣才能很好地解決這個(gè)問(wèn)題[1，2]。我們研究了向石蠟中加入添加劑使熔點(diǎn)有規(guī)律降低，有望成為好的相變儲(chǔ)熱材料。1相變蓄熱材料的特點(diǎn)及石蠟的基本性質(zhì)近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)相變蓄熱材料尤其是有機(jī)相變材料的研究比較多。石蠟因其優(yōu)良的性能和較低的價(jià)格，作為一種相變材料越來(lái)越受到人們的重視，目前主要應(yīng)用于太陽(yáng)能蓄熱、建筑儲(chǔ)能以及區(qū)域供冷系統(tǒng)等。石蠟是煉制石油的副產(chǎn)品，價(jià)格較低廉，分類(lèi)多，用途廣泛。石蠟分為食品蠟、全精制石蠟、半精制石蠟和皂用蠟等大類(lèi)，每一類(lèi)又根據(jù)熔點(diǎn)分為52號(hào)、54號(hào)、56號(hào)、58號(hào)、60號(hào)、62號(hào)、64號(hào)、66號(hào)、68號(hào)、70號(hào)石蠟等。其外觀為白色或淡黃色的結(jié)晶體

3、，化學(xué)組成為多種烷烴的混合物，無(wú)確定的分子式，通式為CnH2n+2，式中的碳原子數(shù)n=17~36，n越大，石蠟的熔點(diǎn)越高。石蠟一般的熔點(diǎn)在52~72℃，相對(duì)密度為0.86~0.94g/cm，分子質(zhì)量約240~450。2用毛細(xì)管測(cè)定熔點(diǎn)、冷凝點(diǎn)2.1石蠟熔點(diǎn)的測(cè)定原理物質(zhì)熔點(diǎn)的測(cè)定有常用毛細(xì)管法和顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀法。顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀法可測(cè)定微量樣品，能看到熔化前后的變化情況，所測(cè)熔點(diǎn)較準(zhǔn)確。但是，這種方法所測(cè)樣品必須要有一定的晶型，石蠟為無(wú)晶型樣品，不宜用該法測(cè)定。毛細(xì)管法對(duì)晶型樣品和無(wú)晶型樣品均可測(cè)定，因此適宜測(cè)定石蠟的熔點(diǎn)。該法對(duì)樣品的塌落、凹陷過(guò)程易于觀察，所測(cè)熔點(diǎn)準(zhǔn)確，且實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單

4、，易于操作。2.2毛細(xì)管測(cè)熔點(diǎn)的方法4把裝好樣品的毛細(xì)管用橡皮圈固定在溫度計(jì)的一側(cè)，讓樣品柱緊貼在溫度計(jì)水銀球的中央部位。然后，把溫度計(jì)固定好，使溫度計(jì)和樣品管垂直懸浸在熱水浴中。觀察樣品，出現(xiàn)塌落現(xiàn)象且伴有小液珠出現(xiàn)時(shí)，記錄此時(shí)溫度，即為熔點(diǎn)。最后，冷卻水浴，觀察記錄石蠟?zāi)虦囟取Ｈ埸c(diǎn)、凝固點(diǎn)重復(fù)測(cè)定幾次[3]。2.3添加劑的選擇石蠟作為相變蓄熱材料，其熔解溫度要和空調(diào)系統(tǒng)的冷凝溫度相匹配。目前，市場(chǎng)上供應(yīng)的石蠟熔點(diǎn)一般在50℃左右，而中央空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)冷凝溫度約為54.4℃，要直接利用石蠟作為蓄熱材料需要降低其熔點(diǎn)。根據(jù)溶劑中加入溶質(zhì)會(huì)降低溶劑熔點(diǎn)的理論，可在石蠟中加入一種添加劑使其熔點(diǎn)

5、降低?？紤]到對(duì)環(huán)境的安全，可選擇食品添加劑。對(duì)添加劑的具體要求如下：①添加劑必須與石蠟相溶，不能有分離或者是結(jié)晶產(chǎn)生；②添加劑的熔點(diǎn)應(yīng)低于石蠟；③添加劑無(wú)毒、無(wú)害；④價(jià)格便宜。按照以上要求，我們選擇了食品添加劑香精、月桂酸作為石蠟添加劑進(jìn)行研究（見(jiàn)表1）。表1添加劑的性質(zhì)Fig.1Properrtiesoffoodadditives品名熔點(diǎn)性質(zhì)價(jià)格香精－常溫下液態(tài)，與石蠟相溶￥15.0元/500mL月桂酸44℃白色或淡黃色結(jié)晶固體或粉末，有光澤和特殊氣味，幾乎不溶于水，溶于乙醇、氯仿和乙醚￥19.0元/100g3結(jié)果及分析3.1石蠟的熔解、凝固特性以52號(hào)工業(yè)石蠟為基本原料，用毛細(xì)管法

6、測(cè)試其熔解、凝固特性（見(jiàn)圖1），可以看出石蠟?zāi)厅c(diǎn)約49.7℃，熔解范圍45~49℃；45℃以下為固體的吸熱過(guò)程，49℃以上石蠟全部變?yōu)橐后w。圖1石蠟?zāi)毯腿劢馓匦郧€Fig.1Thecurveofwaxmeltingsolidifyanddissolve43.2食品添加劑對(duì)石蠟熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)的影響·以52號(hào)工業(yè)石蠟為基本原料，改變食品添加劑（香精、月桂酸）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用毛細(xì)管法測(cè)定石蠟的組成-凝固點(diǎn)相圖如圖2、相變溫度如表2、3所示。2.04.06.08.010.004042444648··50··▼▼▼▼▼T/℃·—香精▼—月桂酸添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%圖2組成-凝固點(diǎn)相圖Fig.2Com

7、position-solidifyingpoint表2加入香精后石蠟的凝固相變溫度Tab.2Temperatureofsolidifyingphasechangeofwax質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%01.03.336.6710.0凝固相變溫度/℃50.049.548.747.646.7表3加入月桂酸后石蠟的凝固相變溫度Tab.3Temperatureofsolidifyingphasechangeofwax質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%02.55.07.510.0凝固相變溫度