凝胶类冰雪材料及其制备方法与应用

本发明涉及冷链物流领域和冰雪文创领域，尤其涉及一种凝胶类冰雪材料及其制备方法与应用。

背景技术：

0、技术背景

1、在冷链物流、冰雪文创领域，采用的自然冰雪材料存在易融化、易失型、蓄冷时长不足等问题，严重影响其使用效果。采用凝胶类冰雪材料有望缓解以上问题。然而，凝胶类冰雪材料在满足制备全过程安全无毒的情况下，采用高生物兼容性原料，制备出的产品在常温下的材料力学性能往往较差，导致在使用过程中很容易发生破坏，无法循环利用。此外，也需要进一步延长凝胶类冰雪材料的蓄冷时间。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种凝胶类冰雪材料及其制备方法与应用，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、作为本发明的一个方面，提供了一种凝胶类冰雪材料的制备方法，包括：将凝胶剂、增稠剂、缓释剂、交联剂和水混合，经交联得到水凝胶；对水凝胶进行冷冻处理，得到冰凝胶；对冰凝胶进行加热干燥，使得在冰凝胶的表面形成多孔泡沫层，得到凝胶类冰雪材料。

4、作为本发明的另一个方面，提供了一种利用如上所述的制备方法制得的凝胶类冰雪材料，其中，凝胶类冰雪材料包括凝胶层，以及包裹于凝胶层外的多孔泡沫层。

5、作为本发明的再一个方面，提供了一种如上所述的凝胶类冰雪材料作为固态蓄冷剂或冰雪文创品的应用。

6、基于上述技术方案可知，本发明的凝胶类冰雪材料及其制备方法与应用具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

7、(1)本发明对水凝胶采用先冷冻后加热干燥的方法，冷冻后可冻结水凝胶内部水分，进而使得加热干燥处理尽可能局限于得到的冰凝胶表面，在冰凝胶表面覆盖多孔泡沫层，得到凝胶类冰雪材料。

8、(2)本发明中由于冰凝胶干燥脱水后会引起内部高分子网络发生结构弛豫，由此多孔泡沫层的形成实现了在常温下的表面力学性能增强，在后续反复冷冻和解冻过程中仍可保持其结构，提升了可循环利用性。

9、(3)本发明制得的凝胶类冰雪材料表面覆盖的多孔泡沫层，会起到保温效果。因此多孔泡沫层的存在会减缓冷量的外溢，从而延长了蓄冷时间，提高保冷效果。

技术特征：

1.一种凝胶类冰雪材料的制备方法，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，对所述水凝胶进行冷冻处理包括：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，对所述冰凝胶进行加热干燥包括：

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，将凝胶剂、增稠剂、缓释剂、交联剂和水混合，经固化得到水凝胶包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，在溶液a中，以水为100重量份，所述凝胶剂包括0.5～3重量份的海藻酸钠、0.1～2重量份的卡拉胶、0.1～1重量份的聚丙烯酸盐、0.1～2重量份的明胶和0.1～2重量份的琼脂；所述增稠剂包括0.1～2重量份的槐豆胶和0.1～2重量份的结冷胶。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其中，在溶液b中，所述缓释剂的水溶液占所述溶液a的体积分数为2％～20％，并且，所述缓释剂的水溶液的质量分数为0.005％～2％；其中所述缓释剂优选包括焦磷酸钠。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其中，在溶液c中，所述交联剂的水溶液占所述溶液b的体积份数为2％～30％，其中所述交联剂的水溶液的质量分数为0.05％～0.4％；

8.一种采用如权利要求1至7中任一项所述的制备方法制得的凝胶类冰雪材料，其中，所述凝胶类冰雪材料包括凝胶层，以及覆盖于凝胶层外的多孔泡沫层。

9.根据权利要求9所述的凝胶类冰雪材料，其中，所述多孔泡沫层的厚度为3～5nm。

10.一种如权利要求8或9所述的凝胶类冰雪材料作为固态蓄冷剂或冰雪文创品的应用。

技术总结
本发明提供了一种凝胶类冰雪材料及其制备方法与应用，该制备方法包括：将凝胶剂、增稠剂、缓释剂、交联剂和水混合，经固化得到水凝胶；对所述水凝胶进行冷冻处理，得到冰凝胶；对所述冰凝胶进行加热干燥，使得在所述冰凝胶的表面形成多孔泡沫层，得到所述凝胶类冰雪材料。本发明实现了凝胶类冰雪材料的表面增强，提升了可循环利用性；同时延长了蓄冷时间，提升保冷效果。

技术研发人员：张凯,左磊,朱文博
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15