[发明专利]相变材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于相变材料技术领域，具体地说，涉及一种相变材料及其制备方法。

背景技术

相变材料(PCM-Phase Change Material)是指随温度变化而物理性质改变并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热并保持温度恒定。比如0℃时，1Kg的冰完全变成水需要吸收333KJ的热量，并在此过程中温度恒为0℃。在食品恒温储存、纺织恒温保暖、建筑恒温节能灯方面，相变材料有着极大的市场需求和潜力。

目前国内外研究的相变材料主要有三种：金属类相变材料、有机相变材料和无机相变材料。金属类相变材料的相变主要依靠晶型的转变，且相变温度很高，在100℃以上，主要用于高温领域。有机相变材料主要集中于石蜡类，糖醇和高分子类，最常用的有机类相变材料为石蜡类，根据石蜡烷烃的碳链长度，相变温度从-12到75℃不等，潜热也在150-250J/g之间变动，但有机相变材料易燃、导热系数小、易挥发、相变时体积变化大。

无机相变材料主要是指无机水合盐类，相变温度在0-200℃变化，热焓也在100-300J/g之间变动。无机相变材料使用范围广、价格便宜、密度大，导热系数较有机相变材料高。在10-30℃左右的相变温度范围内，无机相变材料中有KF·4H₂O(18.5℃，23.1J/g)和Mn(NO₃)₂·6H₂O(25.8℃,125.9J/g)。然而，KF·4H₂O具有一定的腐蚀性，而Mn(NO₃)₂·6H₂O的潜热太低，要得到合适的相变温度还需要进行调节。同时，现有的无机相变材料容易发生过冷现象，影响热量的及时释放与利用，且相变材料的制备工艺复杂，使用原料种类多，原料成本高昂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变材料的制备方法，相变材料的制备工艺简单，原料价廉易得，成本低廉；制备得到的相变材料具有合适的特定温度，其相变潜热大、使用安全且稳定性好。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种相变材料，包括六水氯化钙、六水氯化锶、熔点调节剂，上述原料中各组分的质量百分比分别为六水氯化钙80-90%、六水氯化锶5%-10%、熔点调节剂5%-10%。

一种相变材料的制备方法，包括以下步骤：称取六水氯化钙、六水氯化锶、熔点调节剂，将上述原料按照质量份数混合配制成溶液；将溶液在60-80℃的恒温水浴中加热并不断地搅拌，直至原料全部熔融，溶液变成透明液体；将透明液体置于4-6℃的低温下结晶，得到相变材料。

优选地，所述六水氯化钙、所述六水氯化锶、所述熔点调节剂均为无机物。

优选地，所述熔点调节剂可为六水氯化镁MgCl₂·6H₂O、硝酸镁Mg(NO₃)₂、硝酸钾KNO₃、氯化钠NaCl中的一种。

优选地，所述六水氯化钙由降温结晶方法制备而成。

优选地，所述相变材料进一步包括增稠剂，所述增稠剂可为羟甲基纤维素钠（carboxymethylcellulosesodium，NaCMC）或高吸水树脂。

优选地，所述相变材料的相变温度在24-31℃之间可调。

优选地，所述相变材料的相变潜热在120-170J/g之间。

优选地，所述相变材料的过冷度小于10℃。

优选地，所述相变材料的相变过程可逆。

与现有技术相比，本发明中的六水氯化钙GaCl₂·6H₂O熔点低、蓄热容量大、安全无毒、价廉易得，六水氯化锶SrCl₂·6H₂O显著降低了六水氯化钙GaCl₂·6H₂O的过冷度，熔点调节剂调节六水氯化钙GaCl₂·6H₂O和六水氯化锶SrCl₂·6H₂O的熔点。本发明的相变材料制备工艺简单，仅有混合-熔融-结晶三步，使用原料种类少，原料价廉易得，制备得到的相变材料无毒无腐蚀，相变温度在24-31℃之间可调，相变潜热在120-170J/g之间，过冷度小于10℃，相变过程可逆。

附图说明

图1为本发明的相变材料的制备方法的流程示意图。