[发明专利]一种氧化石墨烯复合水凝胶基相变材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯复合水凝胶基相变材料及其制备方法和应用，按重量份计，所述材料包括氧化石墨烯复合水凝胶基材1～10份、相变主储能剂85～98份、成核剂1～5份。本发明所述氧化石墨烯复合水凝胶基相变材料导热性能好、使用寿命长、能快速蓄冷；本发明所述氧化石墨烯复合水凝胶基相变材料绿色环保、无毒无害、安全可靠；本发明所述本发明所述氧化石墨烯复合水凝胶基相变材料的制备方法，工艺简单，充分利用各组分之间的键能，合成性能稳定的相变材料。

技术领域

本发明属于包装材料技术领域，涉及一种适用于冷链运输的包装材料，具体为一种氧化石墨烯复合水凝胶基相变材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着近年来科技的不断进步，果蔬食品以及医药制品的冷链运输得到了较好的发展。在运输过程中，要使产品保持在一定的温度下，就必须要采取特殊的措施，相变材料无疑是最好的选择。相变材料能使产品在一定时间内维持在一定低温条件下，从而延长产品的货架期，降低产品在运输过程中的损失率。相变材料需有合适的相变温度，较大的相变潜热，较长的使用寿命等以满足使用要求。

目前，常用的相变材料大致可分为无机相变材料、有机相变材料以及复合相变材料三种。其中，无机相变材料以结晶水合盐为主，具有原料来源广泛、价格低廉、相变潜热大的优点，但普遍存在过冷和相分离现象；有机相变材料主要有石蜡、有机盐、多元醇类以及脂肪酸类等，几乎不存在过冷和相分离现象，但其导热性较差，导致相变材料的在相变过程中蓄冷/蓄热速率低，使用效率不高；复合相变材料是人们为了改善单一相变材料的性能而发明的一种新型相变材料，它结合了单一相变材料的优点，又有单一相变材料所没有特点，使相变材料具有更好的性能，满足使用要求。

碳材料具有优良的导热性。氧化石墨烯，是一种功能化的碳材料，经过氧化处理后的石墨烯，引入了许多亲水性的氧基官能团，使单一的石墨烯结构变得非常复杂，由于其优良的导热、导电、抗压性能等，近几年来备受人们青睐。但纳米级的氧化石墨烯容易团聚，在复合材料的制备过程中应防止并消除氧化石墨烯的团聚对复合材料性能的影响。

近年来，随着纳米材料及氧化石墨烯的深入研究，人们尝试着在相变材料中加入氧化石墨烯以改善相变材料的性能。

发明内容

解决的技术问题：为了克服现有技术中相变材料存在的导热性较差、使用效率不高、使用寿命短的缺陷，获得一种安全可靠、使用寿命长、快速蓄冷的相变材料，本发明提供了一种氧化石墨烯复合水凝胶基相变材料及其制备方法和应用。

技术方案：一种氧化石墨烯复合水凝胶基相变材料，按重量份计，所述材料包括氧化石墨烯复合水凝胶基材1～10份、相变主储能剂85～98份、成核剂1～5份；其中氧化石墨烯复合水凝胶基材包括氧化石墨烯、壳聚糖、酸溶液、接枝单体、引发剂、交联剂、酸碱中和剂和沉析剂，各组分的比为0.72～7.2mg:1～3g:60mL:6～7.2g:1～2mL:0.2～0.5g:5～30mL:200～250mL。

优选的，所述酸溶液为体积浓度为1％的醋酸溶液。

优选的，所述接枝单体为丙烯酸，引发剂为过硫酸铵，交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，酸碱中和剂为1mol/L的氢氧化钠溶液，沉析剂为无水乙醇。

优选的，所述相变主储能剂为质量浓度5％～15％的氯化钠、氯化铵、氯化钙、氯化钾溶液中的至少一种。

优选的，所述成核剂为浮石粉、硅藻土、氟化钡中的至少一种。

所述的氧化石墨烯复合水凝胶基相变材料的制备方法，包含以下步骤：

(1)制备多孔结构的氧化石墨烯复合水凝胶基材

a、将氧化石墨烯的纳米粉末分散于去离子水中，充分搅拌后超声处理30～40分钟，制成2mg/mL氧化石墨烯溶液；