相变材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种相变材料及其制备方法，相变材料的制备原料包括六水氯化钙、六水氯化锶、熔点调节剂，上述原料中各组分的质量百分比为六水氯化钙80-90%、六水氯化锶5%-10%、熔点调节剂5%-10%；相变材料的具体制备步骤为：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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于相变材料
，具体地说，涉及一种相变材料及其制备方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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，本专利技术中的六水氯化钙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。本专利技术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为本专利技术的相变材料的制备方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术相变材料的制备方法作进一步说明。本专利技术公开了一种相变材料，所述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为六水氯化钙80-90%、六水氯化锶5%-10%、熔点调节剂5%-10%。本专利技术中所述六水氯化钙、所述六水氯化锶、所述熔点调节剂均为无机物。所述六水氯化钙的分子式为GaCl2·6H2O，相变温度32℃，相变潜热175J/g，所述六水氯化钙GaCl2·6H2O为相变主剂。本专利技术所述相变材料中，所述六水氯化钙GaCl2·6H2O的含量无特别的限制，它取决于所需的用途。但是，如果含量太低，则储能蓄热效果不明显，如果含量太高，则难以全部与所述六水氯化锶SrCl2·6H2O共熔。在本专利技术的相变材料中，所述六水氯化钙GaCl2·6H2O的含量为80-90%。所述六水氯化锶的分子式为SrCl2·6H2O，所述六水氯化锶SrCl2·6H2O为成核剂。所述六水氯化锶SrCl2·6H2O显著降低了所述六水氯化钙GaCl2·6H2O的过冷度。所述熔点调节剂根据需要调节所述六水氯化钙GaCl2·6H2O的相变点，所述熔点调节剂的用量一般为5%-10%。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。所述六水氯化镁MgCl2·6H2O、所述硝酸镁Mg(NO3)2、所述硝酸钾KNO3、所述氯化钠NaCl均为可以与相变主剂所述六水氯化钙GaCl2·6H2O形成共晶的物质。共晶(eutectic)是在低于任一种组成物熔点的温度下所有成分的融合。所述相变材料的原料中各组分的质量百分比分别为所述六水氯化钙80-90%、所述六水氯化锶5%-10%、所述熔点调节剂5%-10%，正是在具有所述六水氯化钙80-90%、所述六水氯化锶5%-10%、所述熔点调节剂5%-10%这样的组分比例时，所述相变材料的原料的熔点最低。其中，所述相变材料可进一步包括增稠剂，所述增稠剂可为羟甲基纤维素钠（carboxymethylcellulose sodium，NaCMC）或高吸水树脂。所述羟甲基纤维素钠（NaCMC）能使六水氯化钙GaCl2·6H2O经反复循环后储热性能保持稳定，可以多次利用。所述高吸水树脂(Super Absorbent Polymer，SAP)是一种新型功能高分子材料，具有亲水基团、能大量吸收水分而溶胀又能保持住水分不外流的合成树脂。请参阅图1，本专利技术还公开了一种相变材料的制备方法，包括以下步骤：首先，称取所述六水氯化钙GaCl2·6H2O、所述六水氯化锶SrCl2·6H2O、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变材料，其特征在于：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%。

【技术特征摘要】
1.一种相变材料，其特征在于：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%。
2.如权利要求1所述的相变材料，其特征在于：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。
3.如权利要求2所述的相变材料，其特征在于：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。
4.如权利要求1所述的相变材料，其特征在于：所述六水氯化钙由降温结晶方法制备而
成。
5.如权利要求1所述的相变材料，其特征在于：进一步包括增稠剂，所述增稠剂可为羟
甲基纤维素钠（carboxymethylcellulose sodium，NaCMC）或高吸水树脂。

【专利技术属性】
技术研发人员：王维，张慧洁，张哲明，陈海滨，吴景深，
申请(专利权)人：广州市香港科大霍英东研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44