本发明属于包装材料技术领域，具体涉及一种自修复凝胶基相变材料及其制备方法。
背景技术：
随着这几年电商物流的迅猛发展，果蔬食品以及医药制品的“最后一公里”冷链运输也受到越来越多人的关注。在运输过程中，要使少量产品保持在一定的温度下，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温度条件下，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，较高的相变潜热，较长的使用寿命等以满足使用要求。
近年来相变材料的制造技术正在不断发展，配方也在不断改进，由类似水状流动性较好的相变材料已经发展到使用过程中防相泄露的定型相变材料，其特点是将易流动的相变材料与某些具有吸附功能的载体结合，从而降低相变材料在固液变化时的流动性，减少相变材料使用过程中的泄漏问题，但这些载体循环使用性能较差。近年来，由于水凝胶高吸附性能，将水凝胶与相变材料结合成为研究的热点，但凝胶基相变材料在使用过程中、导热性较差、易受到外界作用力破坏而影响相变材料的使用性能以及寿命。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种自修复凝胶基相变材料及其制备方法。本发明将自修复凝胶与相变材料相结合制成定形相变材料，能够降低相变材料的流动性，在一定程度上防止相变材料泄漏并延长其使用寿命，提高其使用安全性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种自修复凝胶基相变材料及其制备方法，其特征在于，该自修复凝胶基相变材料及其制备方法具有以下特征：
一种自修复凝胶基相变材料，所述自修复凝胶基相变材料为相变储能剂与自修复凝胶基材的复合体，按重量分数计，所述自修复凝胶基材的配方为：
1）碳纳米材料：1.5%-2%；
2）n-异丙基丙烯酰胺：9%-11%；
3）交联剂：1%-3%；
4）引发剂：0.01%-0.02%；
5）促进剂：0.01%-0.02%；
6）致孔剂：3.3%-3.5%；
7）去离子水：82%-86%；
所述相变储能剂为无机盐类相变材料或脂肪酸类相变材料。
所述无机盐类相变材料的配方为：按质量分数计，氯化钠10%-15%，乙酸钠2%-3%，四硼酸钠0.1%-0.5%，去离子水81%-85%。
所述脂肪酸类相变材料的配方为：按质量分数计，辛酸50%-60%，月桂醇40%-50%。
所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
所述致孔剂为聚乙二醇600和聚乙二醇400的混合物。
一种自修复凝胶基相变材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）自修复凝胶基材的制备：
a.按照配方，称取碳纳米材料分散到去离子水中，用超声波细胞破碎仪超声处理50-60分钟；
b.调节溶液的ph值至9-11，加入交联剂搅拌1-2h，加入单体、致孔剂，在冰水浴中搅拌2-4h后，加入引发剂、促进剂，在冰水浴条件下充分搅拌后置于20-30℃水浴锅中反应24-48h，得到复合水凝胶产物；
c.将产物取出用去离子水浸泡24-36h，然后将其浸入过量的无水乙醇中充分脱水12-24h，并将脱水后的复合凝胶样品置于真空干燥箱中60-80℃干燥至恒重，得到自修复凝胶基材；
（2）自修复凝胶基相变材料的制备
按质量份数计，将步骤（1）制备的9-15份自修复凝胶基材与85-91份相变储能剂充分搅拌并混合均匀，即得到自修复凝胶基相变材料。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
（1）本发明将自修复凝胶与相变材料相结合制成定形相变材料，能够降低相变材料的流动性，在一定程度上防止相变材料泄漏并延长其使用寿命，提高其使用安全性。其中，氧化石墨烯结构的表面或边缘含有大量的—oh、—cooh等基团，将氧化石墨烯添加到n-异丙基丙烯酰胺水凝胶中，这些基团能够与水凝胶体系中的高分子形成强烈的动态可逆氢键作用，当受到外界破坏时，氢键作为可逆交联自动修复破坏部位，能够改善相变材料的使用安全性并延长其使用寿命；同时，氧化石墨烯具有良好的导热性能，将用其制备的凝胶与相变材料结合可以改善辛酸、月桂醇相变材料导热性能差的缺点；交联剂硅酸镁锂起到单体大分子链形成网状结构的交联点作用，当凝胶受到损伤后，由于大分子链的扩散作用可以和硅酸镁锂重新结合实现损伤部位的自我修复，延长使用寿命；聚乙二醇600和聚乙二醇400致孔剂的加入，控制自修复凝胶在合适的孔径以达到凝胶能快速吸附相变材料并且不影响其自修复性能。
（2）本发明的自修复凝胶基相变材料无毒无害、安全可靠，导热性好，生产工艺简单，因外力挤压受损后能自修复延长使用寿命，具有一定的价值。
下面通过具体的实施方式对本发明做进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
（1）自修复凝胶基材的制备：
a.按质量份数计，称取2份氧化石墨烯分散到83.78份去离子水中，用超声波细胞破碎仪超声处理60分钟；
b.用氨水调节溶液的ph值为10，加入3份的交联剂硅酸镁锂搅拌1h，加入11份单体n-异丙基丙烯酰胺和0.2份致孔剂（聚乙二醇600:聚乙二醇400=1:1），在冰水浴中搅拌2h，再加入0.01份引发剂过硫酸钾和0.01份促进剂n，n-亚甲基双丙烯酰胺，在冰水浴条件下充分搅拌后置于20℃水浴锅中反应24h，得到复合水凝胶产物；
c.将产物取出用去离子水浸泡24h以除去致孔剂、未反应的单体等，然后将其浸入过量的无水乙醇中充分脱水24h，其后将脱水后的复合凝胶样品置于真空干燥箱中60℃干燥至恒重，得到自修复凝胶基材。
（2）高导热自修复凝胶基相变材料的制备：
将上述15份凝胶基材加入85份脂肪酸类相变材料溶液中，充分吸附后即得到自修复凝胶基相变材料，按质量份数计，脂肪酸类相变材料由40份辛酸和60份月桂酸组成。
本实施例制备的相变材料的相变温度为7℃，相变潜热为168.6j/g，导热系数为0.845w/(m·k)，受损伤部位自修复效率能达到70%。
实施例2
（1）自修复凝胶基材的制备：
a.按质量份数计，称取2份氧化石墨烯分散到83.78份去离子水中，用超声波细胞破碎仪超声处理60分钟；
b.用氨水调节溶液的ph值为10，加入3份的交联剂硅酸镁锂搅拌1h，加入11份单体n-异丙基丙烯酰胺和0.2份致孔剂（聚乙二醇600:聚乙二醇400=1:1），在冰水浴中搅拌2h，再加入0.01份引发剂过硫酸铵和0.01促进剂n，n-亚甲基双丙烯酰胺，在冰水浴条件下充分搅拌后置于20℃水浴锅中反应24h，得到复合水凝胶产物；
c.将产物取出用去离子水浸泡24h以除去致孔剂、未反应的单体等，然后将其浸入过量的无水乙醇中充分脱水24h，其后将脱水后的复合凝胶样品置于真空干燥箱中60℃干燥至恒重，得到自修复凝胶基材。
（2）高导热自修复凝胶基相变材料的制备：
将上述9份凝胶基材加入91份无机盐类相变材料溶液中，充分吸附后即可得到自修复凝胶基相变材料，按质量份数计，无机盐类相变材料由15份氯化钠、3份乙酸钠和82份去离子水组成。
本实施例制备的相变材料的相变温度为-20.24℃，相变潜热为190.8j/g，导热系数为1.267w/(m·k)，受损伤部位自修复效率能达到65%。
实施例3
（1）自修复凝胶基材的制备：
a.按质量份数计，称取2份氧化石墨烯分散到83.78份去离子水中，用超声波细胞破碎仪超声处理60分钟；
b.用氨水调节溶液的ph值为10，加入3份的交联剂硅酸镁锂搅拌1h，加入11份单体n-异丙基丙烯酰胺和0.2份致孔剂（聚乙二醇600:聚乙二醇400=1:1），在冰水浴中搅拌2h，再加入0.01份引发剂过硫酸钾和0.01份促进剂n，n-亚甲基双丙烯酰胺，在冰水浴条件下充分搅拌后置于20℃水浴锅中反应24h，得到复合水凝胶产物；
c.将产物取出用去离子水浸泡24h以除去致孔剂、未反应的单体等，然后将其浸入过量的无水乙醇中充分脱水24h，其后将脱水后的复合凝胶样品置于真空干燥箱中60℃干燥至恒重，得到自修复凝胶基材。
（2）高导热自修复凝胶基相变材料的制备：
将上述10份凝胶基材加入90份无机盐类相变材料溶液中，充分吸附后即可得到自修复凝胶基相变材料，按质量份数计，无机盐类相变材料由15份氯化钠、3份乙酸钠、0.1份四硼酸钠和81.9份去离子水组成。
本实施例制备的相变材料的相变温度为-18.2℃，相变潜热为180.2j/g，导热系数为1.132w/(m·k)，受损伤部位自修复效率能达到70%。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。