[发明专利]一种冰温定型纳米流体复合凝胶相变材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种冰温定型纳米流体复合凝胶相变材料及其制备方法，由质量百分数为94%~97%的二氧化硅纳米流体和质量百分数为3%~6%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、稀释和搅拌制成初始纳米流体；（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）获得的稀释纳米流体，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，凝胶助剂包括羧甲基纤维素钠、成核剂和导热增强剂；（4）将界面调节剂加入经过步骤（3）形成的混合溶液中，依次加入甲酸和入氯化钠，搅拌均匀，在室温条件下陈化8~24h后形成冰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，具体涉及一种冰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

冷链物流泛指冷藏冷冻类食品在生产、贮藏运输、销售，到消费前的各个环节中始终处于规定的低温环境下，以保证食品质量，减少食品损耗的一项系统工程。它是随着科学技术的进步、制冷技术的发展而建立起来的，是以冷冻工艺学为基础、以制冷技术为手段的低温物流过程。

生鲜食物的冷链物流比一般常温物流系统要求的更高、更复杂，运输过程中温度的变化会直接影响生鲜食物的质量与安全，因此需要对温度进行严格的管理和控制，但是现有技术中在生鲜食物的冷链运输过程中，尤其是冷链运输的最后阶段，由于温度的波动往往会对食物的品质造成不良影响。因此，寻找合适的蓄冷材料使生鲜食物在冷链运输全程都始终处于规定的温度状态下是生鲜食物冷链物流行业亟需解决的问题。授权公告号为CN104830283B 的中国专利公开了一种低温相变蓄冷材料及其制备方法，具体公开了由氯化钠、硝酸钾、水、四硼酸钠、苯甲酸钠和聚乙烯醇制成的相变温度在-20℃～-25℃适用于冷冻食品蓄冷运输的材料。申请号为CN201610031278.4的中国专利公开了一种中低温相变蓄冷材料及其制备方法，具体公开了在一定条件下通过调控壬醇、正十五烷和水之间的比例组成混合液体，将所述液体机械混合均匀，冷却至室温后得到中低温相变蓄冷材料，该蓄冷材料相变温度在0℃～10℃适用于冷藏食品运输，在室温下为液态。综上所述，现有的蓄冷材料一般适用于冷冻或者冷藏运输中，而冷冻或冷藏运输并不适用于水产品、鲜肉及需要微冻保鲜的生鲜冷链物流的保温配送，且上述相变蓄冷材料均为液体或半液体状态，在使用过程中存在泄露的问题。

冰温是仅次于冷冻和冷藏的第三种保鲜技术，是适用于水产品、鲜肉及需要微冻保鲜的生鲜食物冷链运输技术。水产品、鲜肉及需要微冻保鲜的生鲜食物都存在一个区分生死的冰温点，也叫临界温度，从冰温点到冻结点的温度范围叫冰温区，处于冰温区的需要运输的产品能够保持休眠状态，呼吸和新陈代谢非常缓慢，为保活的运输提供了有利条件。因此，实现冰温运输的关键是冰温的控制。其中，冰温相变蓄冷材料是实现冰温控制的一种新型储能材料，主要利用物质在相态变化(多为固态与液体的转变)过程中，吸收或释放大量潜热的特性来达到蓄冷控温的目的，冰温相变蓄冷材料最大的优点就是在相变的过程中，温度基本保持不变，同时作为能量的贮存体能较好的解决热能的平稳输入和输出问题，最大程度地保持生鲜食物的营养成分。

发明内容

为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明提供了一种冰温定型纳米流体复合凝胶相变材料及其制备方法，制备所得的相变蓄冷材料的相变温度在-6℃～6℃，适用于水产品、鲜肉及需要微冻保鲜的生鲜食物的冰温冷链运输，能够很好的控制冰温范围，最大程度地保持食物的营养成分。

本发明的技术方案如下：

一种冰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数为94％～97％，凝胶助剂占质量百分数为3％～6％。

本发明还包括一种冰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：