恒温材料、其制备方法和用途.pdf

本文公开了恒温材料和用于制备和使用所述材料的方法。恒温材料使相变材料(PCM)与热可逆的凝胶(TRG)并入复合材料中，所述热可逆的凝胶(TRG)在PCM的熔化温度之前进行凝胶化，从而在PCM变成液体的温度，液体PCM通过凝胶得以保持，和在凝胶变成液体的温度，凝胶的液态通过PCM的固体形式得以保持。

1.一种恒温材料，其包括：具有熔化温度的至少一种相变材料，其中在所述熔化温度以上的温度，所述相变材料是液体相变材料，和在所述熔化温度以下的温度，所述相变材料是固体相变材料；和具有凝胶化温度的至少一种热可逆的凝胶，其中在所述凝胶化温度以上的温度，所述热可逆的凝胶是胶化的热可逆的凝胶，并且在所述凝胶化温度以下的温度，所述热可逆的凝胶是液体热可逆的凝胶；其中所述凝胶化温度小于或等于所述熔化温度。 2.权利要求1所述的恒温材料，其中：所述相变材料和所述热可逆的凝胶中的至少一种在小于所述熔化温度的温度是固体或半固体；和所述相变材料和所述热可逆的凝胶中的至少另一种在所述凝胶化温度以上的温度是固体或半固体。 3.权利要求1所述的恒温材料，其中所述相变材料和所述热可逆的凝胶被配置，以便：在小于或等于所述凝胶化温度的温度，所述固体相变材料保持所述液体热可逆的凝胶；和在大于或等于所述熔化温度的温度，所述胶化的热可逆的凝胶保持所述液体相变材料。 4.权利要求1所述的恒温材料，其中所述相变材料和所述热可逆的凝胶被配置为在小于所述凝胶化温度的第一温度至大于所述熔化温度的第二温度的温度范围内维持所述恒温材料为可流动状态。 5.权利要求1所述的恒温材料，其中所述液体热可逆的凝胶是胶体溶液并且所述凝胶化温度是溶胶-凝胶转变温度。 6.权利要求1所述的恒温材料，其中所述凝胶化温度和所述熔化温度是-10℃至80℃。 7.权利要求1所述的恒温材料，其中所述热可逆的凝胶包括聚(乙二醇)、聚(乙二醇)接枝的壳聚糖、泊洛沙姆、聚(乙二醇)-聚(乳酸-羟基乙酸共聚物)-聚(乙二醇)三嵌段共聚物或其组合。 8.权利要求1所述的恒温材料，其中所述热可逆的凝胶是聚(乙二醇)-接枝的壳聚糖，其包括聚(乙二醇)，量为45wt％至55wt％。 9.权利要求1所述的恒温材料，其中所述相变材料包括聚己酸内酯、石蜡、石蜡成分、脂肪酸、脂肪酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯、植物油、或其组合。 10.权利要求1所述的恒温材料，其中所述相变材料包括用马来酸酐官能化的烷烃(CnH2n+2)，其中n大于或等于16，并且n小于或等于50。 11.权利要求1所述的恒温材料，其中：所述相变材料包括聚己酸内酯、石蜡、石蜡成分、脂肪酸、脂肪酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯、植物油、或其组合；和所述热可逆的凝胶包括聚(乙二醇)、聚(乙二醇)接枝的壳聚糖、泊洛沙姆、聚(乙二醇)-聚(乳酸-羟基乙酸共聚物)-聚(乙二醇)三嵌段共聚物或其组合。 12.权利要求1所述的恒温材料，其中所述相变材料是聚己酸内酯，所述热可逆的凝胶是聚(乙二醇)，和所述恒温材料是聚己酸内酯-聚(乙二醇)-聚己酸内酯三嵌段共聚物和聚(乙二醇)-聚己酸内酯嵌段共聚物之一。 13.权利要求1所述的恒温材料，其中所述相变材料是聚己酸内酯，所述热可逆的凝胶是聚(乙二醇)，和所述恒温材料是包括聚己酸内酯与聚(乙二醇)的嵌段比为0.5至2的聚己酸内酯-聚(乙二醇)-聚己酸内酯三嵌段共聚物。 14.权利要求1所述的恒温材料，其中所述相变材料是硬脂酸，所述热可逆的凝胶是泊洛沙姆，和所述恒温材料是泊洛沙姆-硬脂酸酯共聚物。 15.权利要求1所述的恒温材料，其中所述恒温材料被配置为施加至食品的涂料。 16.权利要求1所述的恒温材料，其中所述恒温材料被配置为用于包含食品的包装材料。 17.一种食品包装，其包括：至少一种相变材料，其在第一温度具有固态和在第二较高温度具有液态；和至少一种热可逆的凝胶，其在第一温度具有液态和在第二温度具有凝胶态，其中所述至少一种相变材料和所述至少一种热可逆的凝胶中的至少一种在小于第一温度的第三温度至大于第二温度的第四温度的温度范围的温度是固体或半固体。 18.权利要求17所述的食品包装，其中所述热可逆的凝胶包括聚(乙二醇)、聚(乙二醇)接枝的壳聚糖、泊洛沙姆、聚(乙二醇)-聚(乳酸-羟基乙酸共聚物)-聚(乙二醇)三嵌段共聚物或其组合。 19.权利要求17所述的食品包装，其中所述热可逆的凝胶是聚(乙二醇)-接枝的壳聚糖，其包括45wt％至55wt％的量的聚(乙二醇)。 20.权利要求17所述的食品包装，其中所述相变材料包括聚己酸内酯、石蜡、石蜡成分、脂肪酸、脂肪酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯、植物油、或其组合。 21.权利要求17所述的食品包装，其中所述相变材料包括用马来酸酐官能化的烷烃。 22.权利要求17所述的食品包装，其中所述相变材料和所述热可逆的凝胶被配置为在小于凝胶化温度的第一温度至大于熔化温度的第二温度的温度范围内提供可流动的复合材料。 23.权利要求17所述的食品包装，其中：所述相变材料包括聚己酸内酯、石蜡、石蜡成分、脂肪酸、脂肪酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯、植物油、或其组合；和所述热可逆的凝胶包括聚(乙二醇)、聚(乙二醇)接枝的壳聚糖、泊洛沙姆、聚(乙二醇)-聚(乳酸-羟基乙酸共聚物)-聚(乙二醇)三嵌段共聚物或其组合。 24.权利要求17所述的食品包装，其中所述相变材料是聚己酸内酯，所述热可逆的凝胶是聚(乙二醇)，和所述恒温材料是聚己酸内酯-聚(乙二醇)-聚己酸内酯三嵌段共聚物和聚(乙二醇)-聚己酸内酯嵌段共聚物之一。 25.权利要求17所述的食品包装，其中所述相变材料是硬脂酸，所述热可逆的凝胶是泊洛沙姆，和所述恒温材料是泊洛沙姆-硬脂酸酯共聚物。 26.一种用于使食品隔热的方法，所述方法包括邻近所述食品提供恒温材料，所述恒温材料包括：具有熔化温度的至少一种相变材料，其中在所述熔化温度以上的温度，所述相变材料是液体相变材料，和在所述熔化温度以下的温度，所述相变材料是固体相变材料；和具有凝胶化温度的至少一种热可逆的凝胶，其中在所述凝胶化温度以上的温度，所述热可逆的凝胶是胶化的热可逆的凝胶，并且在所述凝胶化温度以下的温度，所述热可逆的凝胶是液体热可逆的凝胶；其中所述凝胶化温度小于或等于所述熔化温度。 27.权利要求26所述的方法，其中：所述恒温材料呈可流动状态；并且所述提供步骤包括在所述食品上应用所述恒温材料，其中所述恒温材料在所述食品上流动，以顺应所述食品的轮廓。 28.权利要求26所述的方法，其中所述提供步骤包括用所述恒温材料层覆盖所述食品。 29.权利要求26所述的方法，其中所述热可逆的凝胶包括聚(乙二醇)、聚(乙二醇)接枝的壳聚糖、泊洛沙姆、聚(乙二醇)-聚(乳酸-羟基乙酸共聚物)-聚(乙二醇)三嵌段共聚物或其组合。 30.权利要求26所述的方法，其中所述相变材料包括聚己酸内酯、石蜡、石蜡成分、脂肪酸、脂肪酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯、植物油、或其组合。 31.权利要求26所述的方法，其中：所述相变材料包括聚己酸内酯、石蜡、石蜡成分、脂肪酸、脂肪酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯、植物油、或其组合；和所述热可逆的凝胶包括聚(乙二醇)、聚(乙二醇)接枝的壳聚糖、泊洛沙姆、聚(乙二醇)-聚(乳酸-羟基乙酸共聚物)-聚(乙二醇)三嵌段共聚物或其组合。 32.权利要求26所述的方法，其中所述相变材料是聚己酸内酯，所述热可逆的凝胶是聚(乙二醇)，和所述恒温材料是聚己酸内酯-聚(乙二醇)-聚己酸内酯三嵌段共聚物和聚(乙二醇)-聚己酸内酯嵌段共聚物之一。 33.权利要求26所述的方法，其中所述相变材料是聚己酸内酯，所述热可逆的凝胶是聚(乙二醇)，和所述恒温材料是包括聚己酸内酯与聚(乙二醇)的嵌段比为0.5至2的聚己酸内酯-聚(乙二醇)-聚己酸内酯三嵌段共聚物。 34.权利要求26所述的方法，其中所述相变材料是硬脂酸，所述热可逆的凝胶是泊洛沙姆，和所述恒温材料是泊洛沙姆-硬脂酸酯共聚物。 35.一种用于产生恒温材料的方法，所述方法包括：使至少一种相变材料与所述至少一种热可逆的凝胶结合，其中所述相变材料具有熔化温度，在所述熔化温度，所述相变材料从固体改变成液体，所述热可逆的凝胶具有凝胶化温度，在所述凝胶化温度，所述热可逆的凝胶由液体改变成凝胶，并且所述凝胶化温度小于或等于所述熔化温度。 36.权利要求35所述的方法，其中所述热可逆的凝胶包括聚(乙二醇)、聚(乙二醇)接枝的壳聚糖、泊洛沙姆、聚(乙二醇)-聚(乳酸-羟基乙酸共聚物)-聚(乙二醇)三嵌段共聚物或其组合。 37.权利要求35所述的方法，其中所述热可逆的凝胶包括聚(乙二醇)-接枝的壳聚糖，其包括45wt％至55wt％的量的聚(乙二醇)。 38.权利要求35所述的方法，其中所述相变材料包括聚己酸内酯、石蜡烃、石蜡成分、脂肪酸、脂肪酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯、植物油、或其组合。 39.权利要求35所述的方法，其中所述结合步骤包括：使所述相变材料液化；和使所述相变材料与所述热可逆的凝胶共价结合。 40.权利要求35所述的方法，其中所述相变材料是硬脂酸，所述热可逆的凝胶是泊洛沙姆，所述恒温材料是泊洛沙姆-硬脂酸酯共聚物，并且所述结合步骤包括：使泊洛沙姆氨基封端，以在泊洛沙姆上提供游离氨基基团；使硬脂酸液化，所述硬脂酸具有游离羧基基团；和使泊洛沙姆的氨基基团与所述硬脂酸的羧基基团结合，以形成泊洛沙姆-硬脂酸酯共聚物。 41.权利要求35所述的方法，其中：所述热可逆的凝胶是多孔的；和所述结合步骤包括：使所述相变材料液化；和使所述相变材料渗入到所述热可逆的凝胶的孔中。

发明背景

相变材料(PCM)是具有高熔化热的材料，或在材料改变状态期间能够储存和释放大量的能量的材料。例如，当材料由固体改变至液体，和由液体改变至固体时，PCM吸收或释放热。当能量作为热被储存或释放时，能量称为潜热，并且PCM被归类为潜热储存(LHS)单元。可通过各种相转变，比如固体-固体、固体-液体、固体-气体和液体-气体来实现通过PCM的潜热储存。

因此，由于可逆的相变，比如可逆的固体-液体相转变期间的潜热储存或释放，PCM能够提供被动热缓冲(passive thermal buffering)特性。起初，例如，PCM可表现为显热储存材料并且PCM的温度随着吸热而升高。但是，当PCM达到发生相变的温度(熔化温度)时，PCM吸收大量的热，同时仍处在几乎恒定的温度。PCM继续吸热而不明显升高温度，直到所有的PCM由固相转化为液相。当液体PCM周围的环境温度下降时，PCM固化，释放储存的潜热。因此，在熔化/固化温度，PCM能够提供热缓冲。

当用于制品的热缓冲时，PCM的缺点在当熔化时，需要控制(包含，contain)PCM的液相，以便防止PCM的损失和热保护的制品的污染。将PCM的液相保持在限制区域内的努力包括将PCM包含在纳米结构，比如硅酸钙(NCS)片状颗粒(platelet particle)或气凝胶中，或使PCM共价结合至刚性支持系统，比如纤维素纤维。

仍需要在PCM熔化时保持PCM的液相的、简单的和成本有的效模式。

发明内容

相变材料(PCM)可与液体一起并入复合材料中，所述液体在PCM的熔化温度下进行凝胶化以形成凝胶。因此，在PCM从固相转化成液相的温度，通过凝胶保持PCM的液相，并且在凝胶转化成液体的温度，液体形式的凝胶被PCM的固相控制。

在一种实施方式中，恒温材料包括具有熔化温度的至少一种相变材料和具有凝胶化温度的至少一种热可逆的凝胶，其中在熔化温度以上的温度，相变材料是液体相变材料，并且在熔化温度以下的温度，相变材料是固体相变材料，其中在凝胶化温度以上的温度，热可逆的凝胶是胶化的热可逆的凝胶，并且在凝胶化温度以下的温度，热可逆的凝胶是液体热可逆的凝胶，并且其中凝胶化温度小于或等于熔化温度。

在一种实施方式中，食品包装包括至少一种相变材料，其在第一温度具有固态和在第二较高温度具有液态；和至少一种热可逆的凝胶，其在第一温度具有液态和在第二温度具有凝胶态，其中至少一种相变材料和至少一种热可逆的凝胶中的至少一种在小于第一温度的第三温度至大于第二温度的第四温度的温度范围的温度下是固体或半固体。

在一种实施方式中，用于使食品隔热的方法包括邻近食品提供恒温材料，其中恒温材料包括具有熔化温度的至少一种相变材料和具有凝胶化温度的至少一种热可逆的凝胶，其中在熔化温度以上的温度，相变材料是液体相变材料，和在熔化温度以下的温度，相变材料是固体相变材料，其中在凝胶化温度以上的温度，热可逆的凝胶是胶化的热可逆的凝胶，并且在凝胶化温度以下的温度，热可逆的凝胶是液体热可逆的凝胶，其中凝胶化温度小于或等于熔化温度。

在一种实施方式中，生产恒温材料的方法包括使至少一种相变材料与至少一种热可逆的凝胶结合，其中相变材料具有熔化温度，在该熔化温度相变材料由固体改变成液体，热可逆的凝胶具有凝胶化温度，在该凝胶化温度，热可逆的凝胶由液体改变成凝胶，并且凝胶化温度小于或等于熔化温度。

附图简述

图1描绘了根据实施方式的恒温复合材料的示意性代表。

图2描绘了根据实施方式的PEG-PLGA-PEG共聚物的相图。

图3描绘了根据实施方式的复合材料成分的物理状态的随着温度改变的代表。

图4描绘了根据实施方式的恒温复合材料的示意性加热/冷却图。

图5描绘了泊洛沙姆和根据实施方式的将泊洛沙姆与脂肪酸结合以产生恒温复合材料的方法。

发明详述

如图1中示意性表示，能够提供被动热缓冲特性的恒温复合材料可包括相变材料(PCM)和热可逆的凝胶(TRG)。这样的恒温复合材料可用于例如使制品，比如食品隔热。

PCM具有熔化/固化温度，在所述温度，PCM在固体和液体之间变化。因此，当被加热至其熔化温度时，固体PCM熔化并且变成液体，并且当冷却至其熔化温度以下时，液体PCM固化并且成为固体。固体材料具有确切的形状和结构，因此可形成成形的制品。这样，处于其固态的PCM在使用期间可能不需要任何另外的控制。但是，在液态下，形状和结构不再是确切的，并且处于其液态的PCM将分散，除非被阻挡材料控制。因此，为了将PCM用于热缓冲，必须考虑熔化时对PCM的控制。

在一种实施方式中，在PCM进行熔化的温度为半固(凝胶)态的TRG可与PCM一起包括在复合材料中，以便凝胶可保持PCM的液态形式。TRG可以是在冷却时液化并且在加热时返回其凝胶态的凝胶。凝胶是少量的固体分散在液体中的半固体系统，但是具有固体样特性。凝胶系统形成三维聚合基质，其中长的无序链在特定点彼此连接，但是连接是可逆的。TRG能够响应温度的升高而凝胶化。图2显示了一种示例性类型的TRG的代表性相图，显示在温度范围内，TRG在加热时可凝胶化。热凝胶化机制可包括部分结晶(partial crystallization)、卷曲-螺旋转变、疏水结合和胶束包装，其均用于形成可逆的物理交联点，以形成凝胶。

如图3和4中显示，恒温PCM-TRG复合物可因此被配置，以便复合材料可包括支撑或保持任何液体组分的固体或半固体组分。如图3中显示，在较低温度，固体PCM可支撑/保持液体TRG，并且在较高温度，胶化的TRG可支撑/保持液体PCM。

PCM-TRG复合材料可被配置为恒温材料。在一种实施方式中，恒温材料可包括至少一种PCM和至少一种TRG。PCM可具有熔化温度，使得在熔化温度以上的温度，PCM是液体PCM，并且在熔化温度以下的温度，PCM是固体PCM。TRG可具有凝胶化温度，使得在凝胶化温度以上的温度，TRG是胶化的TRG，并且在凝胶化温度以下的温度，TRG是液体TRG。凝胶化温度可小于或等于熔化温度。在一些实施方式中，在小于熔化温度的温度，PCM和TRG中的至少一种是固体或半固体，并且在凝胶化温度以上的温度，PCM和TRG的至少另外一种是固体或半固体。在一些实施方式中，PCM和TRG被配置为在小于凝胶化温度的第一温度至大于熔化温度的第二温度的温度范围内将恒温材料保持为可流动状态。如图4中表示，恒温复合材料可包括PCM和TRG，其中选择TRG，以便TRG的凝胶化/液化温度小于或等于PCM的熔化/固化温度。取决于选择的PCM和TRG，凝胶化温度和熔化温度可以是约-10℃至约80℃，包括约-10℃、约0℃、约10℃、约20℃、约30℃、约40℃、约50℃、约60℃、约70℃、约80℃，或指示值的任何两个之间的温度。

在一种实施方式中，由图4中的实心竖线表示的，在PCM的熔化温度以下的温度，TRG可以是半固体或胶化的TRG，使得在温度范围内，TRG可以呈半固态并且PCM可以呈固态。在一种实施方式中，PCM可在TRG固化的相同温度熔化，如图4中的虚竖线表示。在一些实施方式中，对于可以是约0℃至约10℃，或更大的温度范围，复合材料可被配置，以便TRG可呈半固态并且PCM可同时呈固态。在一些实施方式中，例如，对于下述温度范围，TRG可呈半固态并且PCM可同时呈固态，所述温度范围可以是约0.5℃、约1℃、约1.5℃、约2℃、约2.5℃、约31℃、约3.5℃、约4℃、约4.5℃、约5℃、约5.5℃、约6℃、约6.5℃、约7℃、约7.5℃、约8℃、约8.5℃、约9℃、约9.5℃、约10℃，或任何指示值之间的任何温度范围，或大于指示的值。

在一些实施方式中，PCM和TRG可被配置，以便固体PCM在小于或等于凝胶化温度的温度，保持液体TRG，并且胶化的TRG在大于或等于熔化温度的温度保持液体PCM。在如图4中表示的针对TRG-PCM复合材料的实施方式中，在PCM的熔化/固化温度以上的温度，PCM可以是液体并且TRG可以是半固体或凝胶。随着复合材料冷却至PCM的熔化温度以下的温度，PCM和TRG可分别是固体和半固体。随着复合材料进一步冷却至TRG的凝胶化温度以下的温度，PCM可以是固体并且TRG可以是液体。然后，当加热时可发生逆转，其中复合材料从固体PCM/液体TRG转变成固体PCM/胶化的TRG，至液体PCM/胶化的TRG。

PCM-TRG复合材料可被配置为恒温食品包装。在一种实施方式中，例如，食品包装可包括至少一种PCM和至少一种TRG，所述PCM在第一温度具有固态和在第二较高温度具有液态，，所述TRG在第一温度具有液态和在第二温度具有凝胶态，其中至少一种PCM和至少一种TRG的至少一种在小于第一温度的第三温度至大于第二温度的第四温度的温度范围的温度是固体或半固体。

可选择PCM和TRG，以便在小于熔化温度的温度PCM和TRG中的至少一种是固体或半固体，在凝胶化温度以上的温度，PCM和TRG中的至少另一种是固体或半固体。为了确保任何液体材料保持在复合材料中，PCM和TRG可被配置，以便在小于或等于凝胶化温度的温度，固体PCM保持液体TRG，并且在大于或等于熔化温度的温度，胶化的TRG保持液体PCM。

TRG的一些列子可包括但不限于聚(乙二醇)(PEG)；聚(乙二醇)接枝的聚合物，比如聚(乙二醇)接枝的壳聚糖；聚(乙二醇)-聚(乳酸-羟基乙酸(glycolic acid)共聚物)-聚(乙二醇)三嵌段共聚物(PEG-PLGA-PEG)；和泊洛沙姆(中间是聚(丙二醇)的疏水链两边是聚(乙二醇)的两条亲水性链的三嵌段共聚物)。在一些实施方式中，TRG可包括单类型的TRG，或两种或更多种不同TRG的组合。在其中TRG可以是聚(乙二醇)-接枝的聚合物的一种实施方式中，TRG的凝胶化温度和液体特征以及具有热可逆的溶胶-凝胶转变的能力，可通过改变与聚合物接枝的聚(乙二醇)的量而改变。在一种实施方式中，PEG接枝的壳聚糖可包括聚(乙二醇)，其量为约45wt％至约55wt％，包括约45wt％、约47wt％、约49wt％、约51wt％、约53wt％、约55wt％，或任何指示值之间的值。在可用于人体的组合物中，PEG接枝的壳聚糖可被配置为经历从在低于体温的温度的可注射的自由流动的溶液到在体温(约37℃)的凝胶的相转变。在一种实施方式中，液态的TRG，可以是胶体溶液(例如，溶胶)和凝胶化温度可以是溶胶-凝胶转变温度。

PCM的一些例子可包括但不限于聚己酸内酯、石蜡(paraffin)、石蜡成分(paraffin constituents)、官能化的烷烃(functionalized paraffin)、脂肪酸、脂肪酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯、植物油、(BASF Aktiengesellschaft,Ludwigshafen,德国)或其任何组合。石蜡成分的例子可包括二十碳烷。脂肪酸的例子可包括但不限于癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸和油酸。脂肪酸酯的例子可包括但不限于棕榈酸酯，比如丙基棕榈酸酯和异丙基棕榈酸酯，和硬脂酸酯，比如异丙基硬脂酸酯和甲基-12羟基-硬脂酸酯。官能化的烷烃的例子可包括但不限于用马来酸酐官能化的烷烃(CnH2n+2)，其中“n”是约16至约50。石蜡的一些例子和它们的熔化温度列在表1中。脂肪酸的一些例子和它们的熔化温度列在表2中。

表1

化合物 熔化温度(℃) 熔化热(Kj/Kg) 石蜡C16-28 42-44 189 石蜡C20-C33 48-50 189 石蜡C22-C45 58-60 189 石蜡 64 173.6 石蜡C28-C50 66-68 189 石蜡RT40 43 181 石蜡RT50 54 195 石蜡RT65 64 207 石蜡RT80 79 209 石蜡RT90 90 197 石蜡RT110 112 213

表2

化合物 熔化温度(℃) 丙基棕榈酸酯 10° 异丙基棕榈酸酯 11° 癸酸-月桂酸+十五烷(90.10) 13.3° 异丙基硬脂酸酯 14-18° 辛酸 16° 癸酸-月桂酸(65mol％-35mol％) 18.0° 硬脂酸丁酯 19° 癸酸-月桂酸(45-55％) 21° 癸二酸二甲酯(Dimethyl sabacate) 21° 34％肉豆蔻酸+66％癸酸 24° 乙烯基硬脂酸酯 27-29° 癸酸 32° 甲基-12羟基-硬脂酸酯 42-43° 月桂酸 42-44° 肉豆蔻酸 49-51° 棕榈酸 64° 硬脂酸 69°

在一种实施方式中，其中PCM是聚己酸内酯，并且TRG是聚(乙二醇)，恒温材料可以是聚己酸内酯-聚(乙二醇)-聚己酸内酯三嵌段共聚物，其聚己酸内酯与聚(乙二醇)的嵌段比是约0.5至约2，包括约0.5、约0.7、约0.9、约1、约1.2、约1.4、约1.6、约1.8、约2或任何指示值之间的值。

在一些实施方式中，恒温材料可包括一种或多种不同类型的TRG与任何一种或多种不同类型的PCM，以提供能够保持可在选择的温度范围内形成的任何液相的复合材料。在一种实施方式中，复合材料可具有两种不同的PCM和一种TRG，每种PCM具有不同的熔化/固化温度，所述一种TRG至少在具有较高熔化/固化温度的PCM是液体时是凝胶。在各种可选的实施方式中，复合材料可具有三种PCM和一种TRG，或两种PCM和两种TRG，或一种PCM和两种TRG，或任何数目的PCM和TRG或任意组合。

通过选择复合材料中PCM和TRG的组分，即，改变复合材料中PCM和TRG和/或任选地任何添加剂的量，可改变例如，复合材料的特征。例如，恒温材料可被配置为在运输食品制品期间，将食品保持在约5℃的温度，以避免食品腐败。针对复合材料，可选择熔化/固化温度是约5℃的PCM以及凝胶化温度为约3℃的TRG。在另一例子中，恒温材料可被配置为将饮品，比如咖啡保持在约65℃的温度，以在消费饮品期间方便消费者。可为复合材料选择熔化/固化温度是约65℃的PCM以及凝胶化温度为约60℃的TRG。

在各种其他实施方式中，可选择PCM和TRG和/或任选地其他添加剂，从而可配制所得恒温复合材料，例如，用于保持制品的水合同时热缓冲制品，或可选地，保持制品干燥。在一些实施方式中，复合材料可被配置为任何下述特性的任何一种或组合：可流动性、抗微生物、能够保持水合、能够通气或能够吸收或释放水分(比如对于产生包装可以是期望的)。

在一个实施例中，对于水果或蔬菜储存，复合材料可被配置，以便在所有温度，复合材料能够流动，从而通过在食品的表面上渗透小特征并且形成皮层(skin)和水合缓冲物提供对食品的额外保护，同时也阻碍食品之间的相对移动。在一种实施方式中，复合材料可提供能够完全围绕、保护和热缓冲制品的合适皮层。

在一种实施方式中，恒温材料可以是应用至食品的涂层，并且复合材料可包括可能够被洗掉或本身是可食用材料的GRAS(公认安全的)PCM和TRG。在另一实施方式中，恒温材料可被配置为用于在其中储存物品，比如食品的包装材料。

在一种实施方式中，可通过结合至少一种PCM与至少一种TRG产生恒温材料，其中PCM具有熔化温度，在该温度，PCM从固体变成液体，TRG具有凝胶化温度，在该问题，TRG从液体变成凝胶，并且凝胶化温度小于或等于熔化温度。

在一种实施方式中，可通过共价结合PCM与TRG产生恒温材料。因此，在一种实施方式中，PCM可被液化和与TRG共价结合。

为了共价结合PCM与TRG，PCM和TRG各自可具有能够与PCM和TRG中的另一种的官能团反应的活性官能团。例如，PCM或TRG可具有能够与TRG或PCM的胺基团反应的活性羰基，以形成亚胺键，或PCM或TRG可具有能够与TRG或PCM的胺基团反应的活性羧酸基团，以形成酰胺键。在一种实施方式中，TRG和PCM可经炔-叠氮化物环加成作用(点击化学)结合，其中PCM或TRG可包括，或被修饰以包括，叠氮化物基团，和TRG或PCM的另一种可包括，或被修饰以包括炔基团。在各种其他实施方式中，TRG和PCM可经硫醇-迈克尔加成点击反应(Michael addition click reaction)，或经六亚甲基二异氰酸酯偶联。例如，在一种另外的实施方式中，水溶液中生物可降解的聚(己内酯)和聚(乙二醇)多嵌段共聚物的热可逆的凝胶化可用于偶联PCM与TRG。

如果PCM或TRG没有任何可用的或适当的活性官能团，可通过，例如，首先使PCM或TRG以将这样的基团引入到PCM或TRG上的方式反应而官能化PCM或TRG。作为例子，其中PCM可以是具有羧基基团的脂肪酸，TRG可以用氨基官能化。例如，TRG可被氨基封端，以在TRG上提供游离氨基，以与脂肪酸的羧基反应。TRG的氨基和脂肪酸的羧基可被缀合以形成TRG-脂肪酸共聚物。

在PCM是硬脂酸和TRG是泊洛沙姆的一种实施方式中，恒温材料可以是泊洛沙姆-硬脂酸酯共聚物。因此，泊洛沙姆可以是氨基封端的，以在泊洛沙姆上提供游离氨基，并且结合步骤可包括液化硬脂酸，和缀合泊洛沙姆的氨基和硬脂酸的羧基，以形成泊洛沙姆-硬脂酸酯共聚物。

在进一步的实施方式中，TRG可以是多孔的，并且PCM可被液化并且渗入到TRG的孔中。因此，在其中TRG是多孔的实施方式中，结合步骤可包括使PCM液化，并且使PCM渗入到热可逆的凝胶的孔中。

功能成分也可被接枝到PCM或TRG上。例如，马来酸酐可被接枝到烷烃PCM上，以产生对于酰胺，比如TRG上的酰胺具有反应性的PCM材料。石蜡可与马来酸酐和过氧化二苯甲酰机械混合，然后在惰性气氛中被加热至石蜡的熔化温度以上(例如，在氮气氛中加热至约140℃)，以使石蜡熔化。所得液体可被冷却，直到其固化，并且固体材料可被粉碎以及用冷水洗涤，以去除任何未反应的马来酸酐。可干燥所得产物，以提供活性PCM烷烃。干燥可在炉子中在环境温度以上，例如，约50℃的温度进行。

可通过邻近食品提供恒温材料使食品隔热，其中恒温材料包括至少一种PCM和至少一种TRG。PCM具有熔化温度，并且在熔化温度以上的温度，PCM是液体PCM，和在熔化温度以下的温度，PCM是固体PCM，并且TRG具有凝胶化温度，其中在凝胶化温度以上的温度，TRG是胶化的TRG，和在凝胶化温度以下的温度，TRG是液体TRG，并且凝胶化温度小于或等于熔化温度。

在一种实施方式中，恒温材料可呈可流动的状态，并且恒温材料可在食品上方被应用，以便恒温材料在食品上方流动，以顺应食品的轮廓。

在一种实施方式中，可用恒温材料层覆盖食品。TRG可包括聚(乙二醇)、聚(乙二醇)接枝的壳聚糖、泊洛沙姆、聚(乙二醇)-聚(乳酸-羟基乙酸共聚物)-聚(乙二醇)三嵌段共聚物或其组合。PCM可包括聚乙酸内酯、链烷烃、石蜡成分、脂肪酸、脂肪酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯、植物油、或其组合。

在一种实施方式中，可通过邻近食品提供TRG-PCM恒温材料使食品隔热，其中PCM是聚己酸内酯，TRG是聚(乙二醇)，并且恒温材料是聚己酸内酯-聚(乙二醇)-聚己酸内酯三嵌段共聚物和聚(乙二醇)-聚己酸内酯嵌段共聚物的一种。

在一种实施方式中，可通过邻近食品提供TRG-PCM恒温材料使食品隔热，其中PCM是聚己酸内酯，TRG是聚(乙二醇)，和恒温材料是包括聚己酸内酯与聚(乙二醇)的嵌段比为约0.5至约2的聚己酸内酯-聚(乙二醇)-聚己酸内酯三嵌段共聚物。

在一种实施方式中，可通过邻近食品提供TRG-PCM恒温材料使食品隔热，其中PCM是硬脂酸，TRG是泊洛沙姆，并且恒温材料是泊洛沙姆-硬脂酸酯共聚物。

实施例

实施例1：用于保持冷却的泊洛沙姆-脂肪酸恒温复合材料

热可逆的凝胶和相变材料的恒温复合材料(图5)分别包括约40wt％的泊洛沙姆F127(Wyandotte Chemicals Corporation,Michigan,USA)(凝胶化温度是约10℃)，其与约60wt％的脂肪酸异丙基硬脂酸酯(熔化温度是约14℃至约18℃)缀合。预期恒温复合材料在约14℃至约18℃的温度具有热缓冲能力。其他脂肪酸可选物和它们的各自的熔化温度可包括丙基棕榈酸酯-10℃、异丙基棕榈酸酯-1℃、辛酸-16℃、硬脂酸丁酯-19℃和二甲基癸二酸酯-21℃。

实施例2：泊洛沙姆-硬脂酸酯恒温复合材料的产生

通过使氨基封端的F127(Wyandotte Chemicals Corporation,Michigan,USA)与脂肪酸的羰基反应以形成酰胺键，缀合实施例1的恒温复合材料，。

如图5中一般表示的，泊洛沙姆的末端醇基团(-OH)被催化胺化，以使泊洛沙姆官能化，用于缀合。

将泊洛沙姆-NH2(1g，0.079mmol)、硬脂酸(90mg，0.316mmol)和EDC(EDC＝1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺氢氯化物)(210mg，2.92mmol)溶于10mL DMSO中。在氮气氛下，在室温，搅拌混合物，约50小时。将溶液转移至透析袋中，并且用双蒸水透析5天，以去除未反应的EDC。冷冻干燥终产物复合材料。

实施例3：恒温食品包装和使食品隔热以使食品保持冷却的方法

实施例1的恒温复合材料可用作干燥粉末，用于使在温热的周围环境中储存或运输的食品隔热。食品可以是奶酪、巧克力或在热，例如20℃以上，下可能腐败或变形的任何食品。沿着盒容器的底部放置复合材料层。食品和复合材料在盒容器中交替层叠，其中顶层是复合材料。因此，在盒容器中食品包(packets)被复合材料围绕。在运输或储存期间，随着环境温度升高至或高于相变材料的熔化温度，随着相变材料熔化，材料将从周围环境吸热，从而为食品提供隔热。液化相变材料将保持在与相变材料缀合的泊洛沙姆的凝胶或半固体形式中，从而避免相变材料的任何损失和食品被相变材料污染。在周围环境不同的温度升高下，预期恒温复合材料将食品维持在约14℃至约18℃。

实施例4：用于蓄热的泊洛沙姆-脂肪酸恒温复合材料

热可逆的凝胶和相变材料的恒温复合材料(图5)分别包括转变温度为约37℃的泊洛沙姆-NH2，其缀合熔化温度是约50℃至约60℃的脂肪酸，比如棕榈酸(熔化温度是约61℃至约64℃)或肉豆蔻酸(熔化温度是约49℃至约58℃)。预期恒温复合材料在约50℃至约60℃的温度具有热缓冲能力。

实施例5：恒温食品包装和使食品隔热以保持食品温热的方法

实施例4的恒温复合材料可用作隔热袋，用于使在较冷的周围环境下运输的温热食品隔热。食品可以是例如，外送披萨或应保持温热或热，例如50℃以上，的任何食品。热袋可由复合材料构造，从而披萨盒容器可适合袋子。当披萨被烘焙好并且准备外送时，可将披萨放置在外送盒中，其然后可随后被放入到隔热袋中，以在外送期间保持披萨热。运输期间，因为环境温度低于相变材料的熔化温度，因此相变材料随着相变材料冷却和固化而放热，从而为食品提供热，以避免食品冷却。在较冷的周围环境下，预期恒温复合材料将食品维持在约50℃至约60℃。

本公开不限于描述的具体系统、设备和方法，因为这些可以改变。在本说明书中使用的术语是仅仅为了描述具体形式或实施方式的目的，并且不旨在限制范围。

在上面详细说明书中，参考了形成其一部分的附图。在附图中，类似的符号通常表示类似的组件，除非上下文另外指出。在详细说明书、附图和权利要求中描述的示意性实施方式并不意味着是限制性的。可使用其他实施方式，并且在不背离本文呈现主题的精神和范围的情况下，可进行其他改变。容易理解，本公开的方面，如本文大体上描述的，和图中阐释的，可以各种不同的构造被布置、替换、组合、分开和设计，所有这些明确考虑在本文中。

本公开不受在本申请中所描述的特定实施方式的限制，这些特定实施方式意在为各个方面的示例。对于本领域技术人员而言显而易见的是，能够进行各种改进和变型，而不偏离其精神和范围。根据前面的说明，除了本文列举的那些之外，在本公开范围内的功能上等同的方法和装置对于本领域技术人员而言将是显而易见的。旨在这些改进和变型例落在随附权利要求书的范围内。本公开仅受随附权利要求书的术语连同这些权利要求所给予权利的等同方案的整个范围的限制。将理解的是，本公开不限于特定的方法、试剂、化合物、组合物或生物系统，当然这些可以变化。还应理解的是，本文所使用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而不意在是限制性的。

如本申请文件中所使用的，单数形式(“a”、“an”和“the”)包括复数引用，除非文中另有明确说明。除非另有定义，本文所使用的所有技术及科学术语均具有与本领域普通技术人员通常理解的相同含义。本公开绝不应该被解释为承认本公开中所描述的实施方式由于现有技术发明而没有资格先于此种公开。如本申请文件中所使用的，术语“包括(comprising)”是指“包括但不限于”。

尽管各种组合物、方法和设备在“包括”(解释为“包括但不限于”的意思)各种成分或步骤方面被描述，但所述组合物、方法和设备还可“基本由各种成分和步骤组成”或“由各种成分和步骤组成”，此类术语应当理解为限定实质上封闭的群组。

关于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员能够根据上下文和/或应用适当地从复数变换成单数和/或从单数变换成复数。为了清晰的目的，本文中明确地阐明了各单数/复数的置换。

本领域技术人员应当理解，通常，本文中并且特别是在所附权利要求(例如，所附权利要求的主体)中使用的术语通常意欲作为“开放性”术语(例如，术语“包括”应当解释为“包括但不限于”，术语“具有”应当解释为“至少具有”，术语“包含”应当解释为“包含但不限于”等)。本领域技术人员应当进一步理解，如果意欲引入特定数量的权利要求列举项，则这样的意图将在权利要求中明确地列举，并且在不存在这种列举项的情况下，不存在这样的意图。例如，为了有助于理解，以下所附权利要求可以包含引导性的短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求列举项。然而，即使当同一个权利要求包含引导短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词比如“一个”或“一种”时，这种短语的使用不应当解释为暗示由不定冠词“一个”或“一种”引入的权利要求列举项将包含这样引入的权利要求列举项的任何特定权利要求限定为仅包含一个这种列举项的实施方式(例如，“一个”和/或“一种”应当解释为指“至少一个”或“一种或多种”)；这同样适用于以引入权利要求列举项的定冠词的使用。另外，即使明确地叙述特定数量的所引入的权利要求列举项，本领域技术人员应当认识到将这种列举项解释为意指至少所叙述的数量(例如，没有其他修饰的单纯列举项“两个列举项”意指至少两个列举项，或者两个以上列举项)。此外，在其中使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的习语的那些情况下，通常这种造句意味着本领域技术人员应当理解的习语(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”应当包括，但不限于具有单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的系统)。在其中使用类似于“A、B或C等中的至少一个”的习语的那些情况下，通常这种造句意味着本领域技术人员应当理解的习语(例如，“具有A、B或C中的至少一个的系统”应当包括，但不限于具有单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的系统)。本领域技术人员应当进一步理解实际上呈现两个或多个可选择术语的任何转折性词语和/或短语，无论在说明书、权利要求书还是附图中，都应当理解为包括术语的一个、术语的任何一个或全部两个术语的可能性。例如，短语“A或B”应当理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。

此外，当公开内容的特征或方面以马库什组的方式描述时，本领域技术人员将认识到，该公开内容由此也以马库什组的任何单独的成员或成员的亚组的方式描述。

如本领域技术人员应当理解的，用于任何和所有目的，如在提供书写描述的方面，本文公开的所有范围也包括任何和所有可能的亚范围及其亚范围的组合。任何所列范围可以容易地被认为是充分描述并能够使同一范围可以容易地分解为至少两等份、三等份、四等份、五等份、十等份等。作为非限制性实例，本文所讨论的每个范围可以容易地分解为下三分之一、中间三分之一和上三分之一等。如本领域技术人员也应当理解的，所有语言比如“高达”、“至少”等包括所叙述的数字并且指可以随后分解为如上所述的亚范围的范围。最后，如本领域技术人员应当理解的，范围包括每个单独的成员。因此，例如，具有1-3个单元的组是指具有1、2或3个单元的组。类似地，具有1-5个单元的组指具有1、2、3、4或5个单元的组，以此类推。

各种上述公开的以及其他各特征和功能或其可选方案可以组合成许多其他不同的系统或应用。本领域技术人员随后可以做出各种在本文中当前未预见的或未预期的可选方案、改进方案、变型例或改进，其中每个也旨在由公开的实施方式所涵盖。