[发明专利]一种低温定型纳米流体复合凝胶相变材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低温定型纳米流体复合凝胶相变材料由质量百分比为96%~98%的二氧化硅纳米流体和质量百分比为2%~4%的凝胶助剂复合而成，制备步骤如下：（1）二氧化硅微球在碱性溶液中溶解、分散、稀释和平衡后冷却至室温形成初始纳米流体；（2）将经过步骤（1）制得的初始纳米流体与水按照质量比1:12的比例稀释后形成稀释纳米流体；（3）取经过步骤（2）制得的稀释纳米流体，在稀释纳米流体中加入凝胶助剂，并经过超声分散后形成混合溶液，凝胶助剂包括聚丙烯酸钠、成核剂和导热增强剂；将制得的混合溶液进行装填；（4）将界面调节剂加入经过步骤（3）形成的混合溶液中，搅拌均匀依次加入丁酸和氯化镁，在室温条件下陈化后形成低温定型纳米流体复合凝胶相变材料。

技术领域

本发明涉及纳米流体及相变储能领域，是材料科学、纳米技术与能源科学的交叉领域，具体涉及一种低温定型纳米流体复合凝胶相变材料及其制备方法。

背景技术

冷链物流是一个对温度进行管理和调控的运输过程，主要服务于生物、医药、食品等直接关系人体生命安全和健康的行业。近年来，伴随社会对食品安全和药品质量问题的日益重视，物流市场对于冷链运输的要求也越来越高，但是，现有技术中在冷链运输过程中，尤其是冷链运输的最后阶段，由于温度的波动往往会对产品的品质造成不良影响。因此，寻找合适的蓄冷材料使产品在冷链运输过程中始终处于规定的低温状态冷链物流行业亟需解决的问题。

相变储能材料是利用物质在一定温度范围内的相态变化过程中吸收或释放大量潜热的特性来达到蓄热或蓄冷功能的一种新型储能材料，其最大的优点就是在相变的过程中，温度基本保持不变，因此相变储能材料是可以用来控制冷链运输的温度。目前，在冷链运输中使用的相变材料，其相变温度大多为中低温；申请号CN201611055588.6的中国专利公开了一种相变温度为-26～-28℃的低温相变材料，具体公开了相变材料由主储能剂、降温剂、成核剂和增稠剂制成的相变温度在-32～-35℃的相变材料，所述主储能剂为无机盐-有机盐-醇类的水溶液，制得的材料保冷时间长，循环寿命长，可在食品或药品的冷链运输中推广使用，但是该发明相变材料的相变是固-液的转变，由于本身性能的问题，如果使用不当，会造成泄漏的问题，同时存在相分离和偏聚等问题。申请号为CN201611055589.0的中国专利公开了一种防泄漏凝胶低温相变材料及其制备方法，具体公开了相变材料由壳聚糖系高吸水树脂凝胶基材、主储能剂和成核剂制成的可调温度范围在-10～-15℃的相变材料，该发明是通过壳聚糖接枝丙烯酸和丙烯酰胺制得里具有增效果的壳聚糖系高吸水树脂凝胶基材，能够改善相变材料泄漏现象，但是该发明的相变材料可调温度范围小，稳定性较差且相变潜热低。

发明内容

为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明提供了一种低温定型纳米流体复合凝胶相变材料及其制备方法，制备所得的低温相变材料的相变温度在-22～-2℃，适用于冷冻为主的冷链运输，能够很好的控制相变温度，维持低温状态。

本发明的技术方案如下：

一种低温定型纳米流体复合凝胶相变材料，由二氧化硅纳米流体和凝胶助剂复合而成，所述二氧化硅纳米流体占质量百分比为96％～98％，凝胶助剂占质量百分比为2％～4％。

本发明还包括一种低温定型纳米流体复合凝胶相变材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)将粒径为400～600nm的二氧化硅微球在碱性溶液中溶解、分散、稀释制成初始纳米流体，平衡后的初始纳米流体中SiO₂纳米颗粒粒径范围为50～100nm；

(2)将经过步骤(1)获得的初始纳米流体与水按照质量比1:(10～12)的比例稀释后形成稀释纳米流体；

(3)取经过步骤(2)制得的质量份数为100～110份的稀释纳米流体，在其中加入凝胶助剂混合均匀并经过超声分散后形成混合溶液；所述凝胶助剂包括0.1～0.2份的聚丙烯酸钠、0.4～0.6份成核剂和0.5～0.7份导热增强剂；