本发明涉及烟草加热领域，尤其涉及一种基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法及基于sn-9zn合金的储热芯。
背景技术：
目前由于加热不燃烧型烟草热源能使烟弹加热到足以散发出具有烟草味道的气雾，而不会点燃烟弹的优良性能能，使得加热不燃烧型烟草热源广受各大烟草商家的喜爱，然而目前普遍的加热不燃烧型烟草热源为中温无机盐、金属相变材料等，其中，无机盐相变材料比热容过高，导热系数低，导致热源预热时间过长、加热温度不稳定，而金属相变材料，比如；sn-37pb合金材料含重金属，不利于烟草产品的健康使用。
技术实现要素：
本发明提供一种基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法及基于sn-9zn合金的储热芯，旨在缩短储热芯的预热时间，且可满足储热芯加热途中加热温度稳定的要求。
为实现上述目的，本发明提供一种基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法，所述基于sn-9zn合金的储热芯用于加热不燃烧型烟，所述基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法包括以下步骤：
将sn-9zn合金熔融，以获得sn-9zn合金熔液；
将sn-9zn合金熔液通过膜片灌入空芯的储热芯中，以获取装有sn-9zn合金的第一目标储热芯。
优选地，将所述第一目标储热芯置于马弗炉，在250-350℃下加热10min；
将第一目标储热芯取出，并将膜片竖直插入第一目标储热芯；
将第一目标储热芯再次置于马弗炉，在250-350℃下加热30min后取出并用高温胶封装。
优选地，将sn金属粉及zn金属粉置于三相电弧熔炼炉中，加热并搅拌30min，以获取金属熔液，其中，sn金属粉及zn金属粉的质量比为91：9，加热温度大于600℃；
将所述金属熔液置于耐高温模型中进行冷却，以获得sn-9zn合金。
优选地，在氮气环境下，对所述sn-9zn合金进行tg-dsc测试；
若所述sn-9zn合金通过tg-dsc测试，则判定所述sn-9zn合金可用于制备基于sn-9zn合金的储热芯。
此外，为实现上述目的，本发明实施例还提供一种基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法，所述基于sn-9zn合金的储热芯用于加热不燃烧型烟，所述基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法包括以下步骤：
按预设比例称取sn金属粉及zn金属粉，并将sn金属粉及zn金属粉混匀后灌入空芯的储热芯，以获取灌有合金粉末的储热芯，其中预设比例为sn金属粉及zn金属粉的质量比为91：9；
在灌有合金粉末的储热芯中插入膜片，并置于马弗炉，在250-350℃下加热，以获取第二目标储热芯。
此外，为实现上述目的，本发明实施例还提供一种基于sn-9zn合金的储热芯，所述基于sn-9zn合金的储热芯由sn金属粉及zn金属粉制成，所述sn金属粉及zn金属粉的质量比为91：9，所述基于sn-9zn合金的储热芯为sn-9zn共晶合金。
优选地，所述基于sn-9zn合金的储热芯的放热温度为150-300℃、相变潜热值为95.1-95.2j/g，所述基于sn-9zn合金的储热芯的单位体积相变潜热为440j/cm3。
优选地，所述基于sn-9zn合金的储热芯在200℃时，导热系数为53.3-53.5w/(m2·k)、比热容为249-251j/(kg·k)及密度为7.3-7.4g/cm3。
相比现有技术，本发明提供公开了一种基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法及基于sn-9zn合金的储热芯，将sn金属粉及zn金属粉熔融，以获得金属熔液，接着将金属熔液置于耐高温模型中进行冷却，以获得基于sn-9zn合金的储热芯，其中，基于sn-9zn合金的储热芯的放热温度为150-300℃、相变潜热值为95.1-95.2j/g，基于sn-9zn合金的储热芯的单位体积相变潜热为440j/cm3，基于本发明提出的基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法制备出的基于sn-9zn合金的储热芯可以缩短储热芯加热的预热时间及储热芯加热的热源稳定性，同时sn-9zn合金密度高，热膨胀系数低，单位体积相变潜热较高，可满足加热装置小型化的要求。
附图说明
图1是本发明基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法的第一实施例的流程示意图；
图2是本发明sn-9zn合金相变测试曲线；
图3是本发明填充入加热不燃烧型烟用基于sn-9zn合金的储热芯加热后所得的烟支样品加热温度曲线；
图4为在200℃时无机盐及金属相变材料的性能数据。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法，参照图1，图1为本发明基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法第一实施例的流程示意图。
该基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法包括：
步骤s10，将sn-9zn合金熔融，以获得sn-9zn合金熔液；
该步骤中，可以理解地，加热不燃烧型烟草热源能使烟弹加热到足以散发出具有烟草味道的气雾，且加热过程中不会点燃烟弹，其样品可抽吸温度在90℃-200℃。这就对加热不燃烧型烟草热源性能提出了较高的要求，例如热源预加热时间短、导热能力强、有效储存热量高、适合的加热温度在150-250℃、持续放热时间需要超过300s等。金属和共晶合金材料，大多为有固定熔点的晶体，其在熔点附近可形成一个宽的温度平台，同时储存或释放大量潜热，满足加热不燃烧型烟草热源的储热量与持续放热要求，因此本发明方法采用金属sn与zn制备基于sn-9zn合金的储热芯，具体地，将sn-9zn合金熔融，以获得sn-9zn合金熔液，其中，可以理解地，为了加快熔融速度，直接采用sn-9zn合金粉末进行熔融，进一步地，为了避免在熔融过程中金属氧化，在无氧过程中进行熔融，以避免金属浪费。
具体地，步骤s10之前包括，
步骤s101，将sn金属粉及zn金属粉置于三相电弧熔炼炉中，加热并搅拌30min，以获取金属熔液，其中，sn金属粉及zn金属粉的质量比为91：9，加热温度大于600℃；
步骤s102，将所述金属熔液置于耐高温模型中进行冷却，以获得sn-9zn合金。
该步骤中，本发明利用三相电弧熔炼炉将sn金属粉及zn金属粉熔融，将sn金属粉及zn金属粉置于三相电弧熔炼炉中，加热并搅拌30min，具体地，将sn金属粉与zn金属粉以91：9的质量比放入三相电弧熔炼炉中升温至600℃以上并搅拌30min。
接着在获得金属熔液之后，将金属熔液置于耐高温模型中进行冷却，以获得sn-9zn合金，在退火冷却后，切割成需要的形状。
进一步地，步骤s102之后，还包括，
步骤s103，在氮气环境下，对所述sn-9zn合金进行tg-dsc测试；
步骤s104，若所述sn-9zn合金通过tg-dsc测试，则判定所述sn-9zn合金可用于制备基于sn-9zn合金的储热芯。
该步骤中，在获得sn-9zn合金之后，对sn-9zn合金进行性能测试，具体地，获得sn-9zn合金的合金金属脚料，利用合金金属脚料进行性能测试，在氮气环境下，对合金金属脚料进行tg-dsc测试，如图2，图2为本发明sn-9zn合金的相变测试曲线，从图中可知，本发明的sn-9zn合金在升温时207℃的温度下吸收大量热量，并在降温时187.7℃下放热，相比于x轴几乎为一条垂直线，且基线几乎平行于x轴，经计算得到放热相变潜热为在95.1-95.2j/g之间，如图所示为95.17j/g，即说明本发明的sn-9zn合金的相变储放热能力优秀，且无附加反应。
在氮气环境下，对合金金属脚料进行tg-dsc测试，若合金金属脚料通过tg-dsc测试，则判定sn-9zn合金可用于制备基于sn-9zn合金的储热芯，即采用sn-9zn合金，制备储热芯。
步骤s20，将sn-9zn合金熔液通过膜片灌入空芯的储热芯中，以获取装有sn-9zn合金的第一目标储热芯。
该步骤中，在获取sn-9zn合金熔液之后，将sn-9zn合金熔液通过膜片灌入空芯的储热芯中，以获取装有sn-9zn合金的第一目标储热芯。
具体地，步骤s20包括，
步骤s201，将所述第一目标储热芯置于马弗炉，在250-350℃下加热10min；
步骤s202，将第一目标储热芯取出，并将膜片竖直插入第一目标储热芯；
步骤s203，将第一目标储热芯再次置于马弗炉，在250-350℃下加热30min后取出并用高温胶封装。
该步骤中，将熔化浇铸法制备的第一目标储热芯放入马弗炉中，在250-350℃下加热10min，接着将第一目标储热芯取出，并将膜片竖直插入第一目标储热芯，然后将第一目标储热芯再次置于马弗炉，在250-350℃下加热30min后取出并用高温胶封装。
进一步地，在获取基于sn-9zn合金的储热芯之后，利用该储热芯对烟支样品进行加热，如图3，图3为填充入加热不燃烧型烟用基于sn-9zn合金的储热芯加热后所得的烟支样品加热温度曲线，其中，样品的加热时间取决于加热装置功率，比如40w下加热60s，60w下加热37s，100w下加热24s，如图3所示，在停止加热后样品温度可在200℃附近可维持长达270s，并在适宜抽吸温度(150℃-250℃)维持超过300s的时间。
本发明提出的一种基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法，通过将sn-9zn合金熔融，以获得sn-9zn合金熔液，接着将sn-9zn合金熔液通过膜片灌入空芯的储热芯中，以获取装有sn-9zn合金的第一目标储热芯，sn-9zn合金可以缩短储热芯加热的预热时间及储热芯加热的热源稳定性，同时sn-9zn合金密度高，热膨胀系数低，单位体积相变潜热较高，可满足加热装置小型化的要求。
此外本发明还提出一种基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法，所述基于sn-9zn合金的储热芯用于加热不燃烧型烟，所述基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法包括以下步骤：
步骤s30，按预设比例称取sn金属粉及zn金属粉，并将sn金属粉及zn金属粉混匀后灌入空芯的储热芯，以获取灌有合金粉末的储热芯，其中预设比例为sn金属粉及zn金属粉的质量比为91：9；
步骤s30，在灌有合金粉末的储热芯中插入膜片，并置于马弗炉，在250-350℃下加热，以获取第二目标储热芯。
本发明又提出一个实施例，按sn金属粉及zn金属粉的质量比为91：9的预设比例称取sn金属粉及zn金属粉，并将sn金属粉及zn金属粉混匀后灌入空芯的储热芯，以获取灌有合金粉末的储热芯，接着在灌有合金粉末的储热芯中插入膜片，并置于马弗炉，在250-350℃下加热，以获取第二目标储热芯，在加热期间，不断加入合金粉末，直至储热芯被合金材料充分浸没。
本发明提出的一种基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法，通过按预设比例称取sn金属粉及zn金属粉，并将sn金属粉及zn金属粉混匀后灌入空芯的储热芯，以获取灌有合金粉末的储热芯，其中预设比例为sn金属粉及zn金属粉的质量比为91：9，接着在灌有合金粉末的储热芯中插入膜片，并置于马弗炉，在250-350℃下加热，以获取第二目标储热芯，sn-9zn合金可以缩短储热芯加热的预热时间及储热芯加热的热源稳定性，同时sn-9zn合金密度高，热膨胀系数低，单位体积相变潜热较高，可满足加热装置小型化的要求。
此外本发明还提出一种基于sn-9zn合金的储热芯，所述基于sn-9zn合金的储热芯由sn金属粉及zn金属粉制成，所述sn金属粉及zn金属粉的质量比为91：9，所述基于sn-9zn合金的储热芯为sn-9zn共晶合金。
其中，可以理解地，相变材料(phasechangematerials，简称pcm)是指在温度不变的情况下改变物质状态能提供潜热的物质。相变储能是指相变材料在相变化过程中吸收或释放能量，该特性为相变材料的广泛应用奠定了理论基础。相变储能相比于其他能量储存方式(例如显热储能)，具有单位质量储热量大、相变过程保持恒温、相变温度范围广、化学性质稳定与成本低廉等优点。以上优点使相变材料在太阳能热发电站、工业余废热回收与节能建筑等领域中得到广泛应用。
进一步地，所述基于sn-9zn合金的储热芯的放热温度为150-300℃、相变潜热值为95.1-95.2j/g，所述基于sn-9zn合金的储热芯的单位体积相变潜热为440j/cm3。
进一步地，本发明提出的基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法制备出的基于sn-9zn合金的储热芯密度高，热膨胀系数低，单位体积相变潜热较高，具体地，如图4所示，图4为在200℃时无机盐及金属相变材料的性能数据，所述基于sn-9zn合金的储热芯在200℃时，导热系数为53.3-53.5w/(m2·k)、比热容为249-251j/(kg·k)及密度为7.3-7.4g/cm3，与无机盐nano3/kno3及金属sn及sn-37pb合金相比，本发明制备出的基于sn-9zn合金的储热芯sn-9zn合金的密度高，热膨胀系数低，单位体积相变潜热较高。
本发明提出的基于sn-9zn合金的储热芯，sn-9zn合金的放热温度为150-300℃、相变潜热值为95.1-95.2j/g，sn-9zn合金的单位体积相变潜热为440j/cm3，因此基于sn-9zn合金的储热芯可以缩短加热的预热时间，同时sn-9zn合金密度高，热膨胀系数低，单位体积相变潜热较高，可满足加热装置小型化的要求。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
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，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
1.一种基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法，其特征在于，所述基于sn-9zn合金的储热芯用于加热不燃烧型烟，所述基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法包括以下步骤：
将sn-9zn合金熔融，以获得sn-9zn合金熔液；
将sn-9zn合金熔液通过膜片灌入空芯的储热芯中，以获取装有sn-9zn合金的第一目标储热芯。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将sn-9zn合金熔液通过膜片灌入空芯的储热芯中，以获取装有sn-9zn合金的第一目标储热芯的步骤之后，还包括：
将所述第一目标储热芯置于马弗炉，在250-350℃下加热10min；
将第一目标储热芯取出，并将膜片竖直插入第一目标储热芯；
将第一目标储热芯再次置于马弗炉，在250-350℃下加热30min后取出并用高温胶封装。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将sn-9zn合金熔融，以获得sn-9zn合金熔液的步骤之前，还包括：
将sn金属粉及zn金属粉置于三相电弧熔炼炉中，加热并搅拌30min，以获取金属熔液，其中，sn金属粉及zn金属粉的质量比为91：9，加热温度大于600℃；
将所述金属熔液置于耐高温模型中进行冷却，以获得sn-9zn合金。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述金属熔液置于耐高温模型中进行冷却，以获得sn-9zn合金的步骤之后，还包括：
在氮气环境下，对所述sn-9zn合金进行tg-dsc测试；
若所述sn-9zn合金通过tg-dsc测试，则判定所述sn-9zn合金可用于制备基于sn-9zn合金的储热芯。
5.一种基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法，其特征在于，所述基于sn-9zn合金的储热芯用于加热不燃烧型烟，所述基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法包括以下步骤：
按预设比例称取sn金属粉及zn金属粉，并将sn金属粉及zn金属粉混匀后灌入空芯的储热芯，以获取灌有合金粉末的储热芯，其中预设比例为sn金属粉及zn金属粉的质量比为91：9；
在灌有合金粉末的储热芯中插入膜片，并置于马弗炉，在250-350℃下加热，以获取第二目标储热芯。
6.一种基于sn-9zn合金的储热芯，所述基于sn-9zn合金的储热芯由权利要求1至5任一项所述的基于sn-9zn合金的储热芯的制备方法制成，其特征在于，所述基于sn-9zn合金的储热芯由sn金属粉及zn金属粉制成，所述sn金属粉及zn金属粉的质量比为91：9，所述基于sn-9zn合金的储热芯为sn-9zn共晶合金。
7.如权利要求6所述的基于sn-9zn合金的储热芯，其特征在于，所述基于sn-9zn合金的储热芯的sn-9zn合金的放热温度为150-300℃、相变潜热值为95.1-95.2j/g，所述基于sn-9zn合金的储热芯的sn-9zn合金的单位体积相变潜热为440j/cm3。
8.如权利要求6所述的基于sn-9zn合金的储热芯，其特征在于，所述基于sn-9zn合金的储热芯的sn-9zn合金在200℃时，导热系数为53.3-53.5w/(m2·k)、比热容为249-251j/(kg·k)及密度为7.3-7.4g/cm3。
技术总结