專利名稱：一種真空絕熱板用復(fù)合芯材、其制備方法及真空絕熱板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種真空絕熱板。
背景技術(shù)：
目前全球正面臨能源危機(jī)，節(jié)能減排已成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。新能源、新技術(shù)和新材料的開(kāi)發(fā)已勢(shì)在必行。真空絕熱板(Vacuum Insulation Panel,簡(jiǎn)稱“VIP”)作為ー種新型的保溫材料，導(dǎo)熱系數(shù)低、厚度薄，因此對(duì)于在冰箱、冷庫(kù)、醫(yī)用保溫箱、建筑等領(lǐng)域降低能耗，提高經(jīng)濟(jì)性，真空絕熱板有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。在真空絕熱板中，其芯材的選擇非常重要，它除了作為支撐材料外，還可以限制殘余在真空絕熱板中的一些氣體分子的運(yùn)動(dòng)空間，因而可以阻止對(duì)流以及氣體傳導(dǎo)這兩種傳熱。此外它還可以起到對(duì)紅外輻射進(jìn)行吸收、散射的作用。根據(jù)相關(guān)理論，多孔芯板的氣孔孔徑越小，氣體的對(duì)流及傳導(dǎo)傳熱就越少，當(dāng)多孔芯板的孔徑與氣體分子的平均自由程相當(dāng)時(shí)，氣體的對(duì)流及傳導(dǎo)傳熱基本上可以被阻止。事實(shí)證明，作為芯材，在使用壽命要求很長(zhǎng)的領(lǐng)域如建筑領(lǐng)域，納米微米多孔粉末具有很大優(yōu)勢(shì)，在1-1Ombar的真空壓カ下，其導(dǎo)熱系數(shù)在0. 004到0. 005w/ (m *k);氣體壓カ增加到IOOmbar時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)僅上升到0. 008w/(m k)。與此相反，開(kāi)孔泡沫、玻璃纖維等材料作為芯材應(yīng)用在使用期限較短的領(lǐng)域，由于氣孔粗糙，真空壓カ必須保持在0. Ol-1mbar下，以便能抑制空氣導(dǎo)熱，才能發(fā)揮出芯材的最佳性能。專利號(hào)ZL 200710031196.0《ー種真空絕熱板用的復(fù)合芯材及其制備方法》的專利文件中，公開(kāi)了ー種真空絕熱板用的復(fù)合芯材，其采用溶膠凝膠法將ニ氧化硅氣凝膠、輻射阻隔劑和低密度增強(qiáng)顆粒復(fù)合成芯材 。ニ氧化硅氣凝膠雖具有很低的密度和很小的空隙平均直徑(50 70nm)，可以作為使用壽命長(zhǎng)的真空絕熱材料，但ニ氧化硅氣凝膠作為芯材，其制備エ藝復(fù)雜，凝膠的陳化時(shí)間最少是18天，周期較長(zhǎng)，而且要獲得高質(zhì)量的氣凝膠還需要超臨界干燥，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供ー種真空絕熱板用復(fù)合芯材。本發(fā)明的另ー目的在于提供該復(fù)合芯材的制備方法。本發(fā)明的再一目的在于提供一種采用該復(fù)合芯材的真空絕熱板。本發(fā)明基于如下原理在考察可能作為芯材的各種材料后，氣相ニ氧化硅非常適合于制備真空絕熱材料。首先，它的粒徑比較小，原生粒徑只有7 40nm，比表面積高，可以達(dá)到400m2/g，因此其聚集體以及粒子里面的空隙非常小，而且孔隙率也比較高；其次，氣相ニ氧化硅的形態(tài)是由ニ氧化硅原生粒子熔結(jié)形成的三維枝狀的剛性的ニ氧化硅聚集體，然后聚集體再以氫鍵和范德華カ連接形成ニ氧化硅附聚體，因此具有較小的體積密度(堆積密度為30 60g/L)；第三，它是在高溫下(1200 2100°C)制備的，所以在高溫下比較穩(wěn)定；最后，成型エ藝簡(jiǎn)單方便，直接與紅外遮蔽劑、粘結(jié)劑、增強(qiáng)劑等其他添加劑混合后成型即可。本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案ー種真空絕熱板用復(fù)合芯材，主要包括氣相SiO2、輻射阻隔劑和增強(qiáng)纖維材料，三者的重量比為100 5-10 5-15，三者外包覆有過(guò)濾材料。所述過(guò)濾材料優(yōu)選為無(wú)紡布或玻纖布，使粉塵完全封閉，但空氣仍可通過(guò)。所述輻射阻隔劑優(yōu)選為炭黑和/或鈦白粉。所述增強(qiáng)纖維材料優(yōu)選為玻璃纖維和/或有機(jī)纖維，其直徑為6-12 U m。所述復(fù)合芯材的密度優(yōu)選為150_180kg/m3。上述復(fù)合芯材的方法，包括如下步驟步驟一，將氣相SiO2顆粒、輻射阻隔劑和增強(qiáng)纖維材料按比例依次投入反應(yīng)釜中，充分混合并攪拌均勻；步驟ニ，將 步驟一得到的物料投入粉末成型機(jī)中，根據(jù)所需芯材的密度、體積定量控制物料進(jìn)入成型機(jī)模具中；步驟三，根據(jù)芯材的大小尺寸，設(shè)定粉末成型機(jī)面板上的壓力，滿足單位面積上的壓カ需求，對(duì)成型機(jī)模具中的物料進(jìn)行加壓定型；單位面積壓カ優(yōu)選為0. 2-0. 25Mpa。步驟四，卸載模具上的壓力，脫模，取出模具中成型的氣相SiO2復(fù)合材料，備用；步驟五，將得到的氣相SiO2復(fù)合材料送入恒溫烤箱中進(jìn)行烘烤，使其完全脫水；步驟六，將烘烤后的氣相SiO2復(fù)合材料用過(guò)濾材料包裝，得到復(fù)合芯材。所述步驟三中加壓定型的速度優(yōu)選為5-50mm/min。優(yōu)選地，所述步驟五中的烘烤溫度為200_300°C。上述復(fù)合芯材填充在高阻隔包裝袋中，制成真空絕熱板，還可以在真空絕熱板上設(shè)置具有高阻隔性能的開(kāi)孔結(jié)構(gòu)件，具體可參考本申請(qǐng)人已授權(quán)的中國(guó)專利ZL201010123299.1。高阻隔包裝袋是由多層塑料薄膜或鋁箔復(fù)合而成的復(fù)合材料。由上述對(duì)本發(fā)明的描述可以可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的復(fù)合芯材產(chǎn)品質(zhì)量輕，約為純無(wú)機(jī)纖維真空絕熱板質(zhì)量的一半；穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，在較低的真空度(IOOPa)下能達(dá)到現(xiàn)有其他芯材在較高真空度下(IPa)的保溫效果；制備方法可實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；除了能夠滿足冰箱等領(lǐng)域?qū)φ婵战^熱板的要求外也能夠滿足建筑節(jié)能保溫壽命要求長(zhǎng)達(dá)二十年、甚至五十年的要求，本發(fā)明制得的真空絕熱板更可以在建筑節(jié)能保溫領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一、ニ的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例三、四的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不受這些實(shí)施例的限制。實(shí)施例1參照?qǐng)D1，本發(fā)明的ー種真空絕熱板包括高阻隔包裝袋1、復(fù)合芯材3，隔熱復(fù)合芯材3置于高阻隔包裝袋I形成的密封真空腔內(nèi)，其制備有以下步驟I)將氣相SiO2顆粒、玻璃纖維(其直徑為7iim)和炭黑按質(zhì)量比為100 : 5 : 10依次投入反應(yīng)釜中，充分混合攪拌均勻，得到物料；2)將步驟I)得到的物料投入粉末成型機(jī)料斗中，根據(jù)芯材密度設(shè)定為160kg/m3，將物料定量80g進(jìn)入成型機(jī)模具中；3)根據(jù)成型芯材的大小為200mmX 200mm，設(shè)定成型機(jī)面板上的壓カ為10000N ；4)對(duì)模具中的物料進(jìn)行加壓定型,壓制速度為4mm/min ；5)卸載模具上壓力，脫模，取出模具中成型的復(fù)合材料，備用；6)將步驟5)得到的復(fù)合材料送入恒溫烤箱中烘烤2小時(shí)，烘烤溫度為200°C。7)將烘烤后的復(fù)合芯材先用無(wú)紡布包裝，得到氣相SiO2芯材3，然后裝入鍍鋁真空阻隔袋I中，得到三面封閉，一側(cè)未封ロ(圖1中2處)的復(fù)合板材；8)將步驟7)得到的復(fù)合板材置于抽真空設(shè)備中將空氣抽離，真空度小于IPa，進(jìn)行封ロ，得到復(fù)合芯材真空絕熱板，其導(dǎo)熱系數(shù)為0. 0038w/(m k)。實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于，所用纖維增強(qiáng)材料為聚酯纖維，直徑為12pm，氣相Si02、聚酯纖維、炭黑的質(zhì)量比為100 10 10，將三者混合攪拌均勻后，加壓成型，制成氣相SiO2復(fù)合芯材3，105°C烘烤后，放入真空阻隔袋I中抽真空封裝后，其導(dǎo)熱系數(shù)約為0. 004w/ (m k)。實(shí)施例3參照?qǐng)D2，本發(fā)明的ー種真空絕熱板包括高阻隔包裝袋1、復(fù)合芯材3，具有高阻隔性能的開(kāi)孔結(jié)構(gòu)件4，復(fù)合芯材3置于高阻隔包裝袋I和開(kāi)孔結(jié)構(gòu)件4形成的密封真空腔內(nèi)，其制備有以下步驟I)將氣相SiO2顆粒、玻璃纖維(其直徑為7iim)和炭黑按質(zhì)量比為100 : 8 : 15依次投入反應(yīng)釜中，充分混合攪拌均勻，得到物料；2)將步驟I)得到的物料投入粉末成型機(jī)料斗中，根據(jù)芯材密度設(shè)定為160kg/m3，將物料定量80g進(jìn)入成型機(jī)模具中；3)根據(jù)成型芯材的大小為200mmX 200mm，設(shè)定成型機(jī)面板上的壓カ為10000N ；4)對(duì)模具中的物料進(jìn)行加壓定型,壓制速度為4mm/min ；5)卸載模具上壓力，脫模，取出模具中成型的氣相SiO2復(fù)合材料，備用；6)將步驟5)得到的復(fù)合材料送入恒溫烤箱中烘烤2小時(shí)，烘烤溫度為200°C ；7)將烘烤后的復(fù)合芯材用無(wú)紡布包裹，可以將粉塵密封地封閉，制成氣相SiO2復(fù)合芯材3 ；8)根據(jù)開(kāi)孔結(jié)構(gòu)件的外徑大小，將步驟7)得到的復(fù)合芯材在進(jìn)行開(kāi)孔；得到直徑為30mm的圓形孔洞,位置為復(fù)合芯材3的正中間；9)在復(fù)合芯材開(kāi)孔處放入能和真空阻隔袋熱合的圓形管狀PE結(jié)構(gòu)件4，外徑為30mm，內(nèi)徑為10mm，然后裝入真空阻隔袋，得到三面封閉，一側(cè)未封ロ(圖2中2處)的復(fù)合板材； 10)將步驟9)得到的復(fù)合板材置于抽真空設(shè)備中將空氣抽離，進(jìn)行封ロ，得到氣相SiO2復(fù)合芯材真空絕熱板；
11)將步驟10)得到的真空絕熱板用熱合機(jī)及相關(guān)工具將開(kāi)孔結(jié)構(gòu)件上下面與真空阻隔袋進(jìn)行熱熔結(jié)合，然后將真空阻隔袋在開(kāi)孔結(jié)構(gòu)件4里面的部分去除，即得到孔徑為10_的開(kāi)孔真空絕熱板。實(shí)施例4與實(shí)施例3的區(qū)別在于，所用纖維增強(qiáng)材料為聚酯纖維，直徑為12pm，氣相Si02、聚酯纖維、炭黑的質(zhì)量比為100 8 5，將三者混合攪拌均勻后，加壓成型，105°C烘烤后，用無(wú)紡布包裹后，在板四周邊角開(kāi)四個(gè)直徑為30mm的圓孔孔,放入外徑為30mm,內(nèi)徑為IOmm的PE圓環(huán)4，然后放入真空阻隔袋中抽真空封裝得到的真空絕熱板用熱合機(jī)及相關(guān)エ具將開(kāi)孔結(jié)構(gòu)件上下面與真空阻隔袋進(jìn)行熱熔結(jié)合，然后將真空阻隔袋在開(kāi)孔結(jié)構(gòu)件里面的部分去除，得到含4個(gè)孔徑為IOmm的開(kāi)孔真空絕熱板。上述僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
權(quán)利要求
1.一種真空絕熱板用復(fù)合芯材，其特征在于主要包括氣相SiO2、輻射阻隔劑和增強(qiáng)纖維材料，三者的重量比為100 5-10 5-15。
2.如權(quán)利要求1所述的一種真空絕熱板用復(fù)合芯材，其特征在于所述輻射阻隔劑為炭黑和/或鈦白粉。
3.如權(quán)利要求1所述的一種真空絕熱板用復(fù)合芯材，其特征在于所述增強(qiáng)纖維材料為玻璃纖維和/或有機(jī)纖維，其直徑為6-12 μ mo
4.如權(quán)利要求1所述的一種真空絕熱板用復(fù)合芯材，其特征在于所述氣相二氧化娃、輻射阻隔劑和增強(qiáng)纖維材料外包覆有過(guò)濾材料，該過(guò)濾材料為無(wú)紡布或玻纖布。
5.如權(quán)利要求1所述的一種真空絕熱板用復(fù)合芯材，其特征在于該復(fù)合芯材的密度為 150-180kg/m3。
6.一種制備權(quán)利I所述復(fù)合芯材的方法，其特征在于包括如下步驟 步驟一，將氣相SiO2顆粒、輻射阻隔劑和增強(qiáng)纖維材料按比例依次投入反應(yīng)釜中，充分混合并攪拌均勻； 步驟二，將步驟一得到的物料投入粉末成型機(jī)中，根據(jù)所需芯材的密度、體積定量控制物料進(jìn)入成型機(jī)模具中； 步驟三，根據(jù)芯材的大小尺寸，設(shè)定粉末成型機(jī)面板上的壓力，滿足單位面積上的壓力需求，對(duì)成型機(jī)模具中的物料進(jìn)行加壓定型； 步驟四，卸載模具上的壓力，脫模，取出模具中成型的氣相SiO2復(fù)合材料，備用； 步驟五，將得到的氣相SiO2復(fù)合材料送入恒溫烤箱中進(jìn)行烘烤，使其完全脫水； 步驟六，將烘烤后的氣相SiO2復(fù)合材料用過(guò)濾材料包裝，得到復(fù)合芯材。
7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述步驟三中加壓定型的速度為5-50mm/mino
8.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述步驟五中的烘烤溫度為200-300。。。
9.一種真空絕熱板，包括有高阻隔包裝袋和填充在該高阻隔包裝袋內(nèi)的復(fù)合芯材，其特征在于該復(fù)合芯材主要包括氣相SiO2、輻射阻隔劑和增強(qiáng)纖維材料，三者的重量比為100 5-10 5-15。
10.如權(quán)利要求9所述的一種真空絕熱板，其特征在于所述輻射阻隔劑為炭黑和/或鈦白粉；所述增強(qiáng)纖維材料為玻璃纖維和/或有機(jī)纖維，其直徑為6-12 μ m ;所述氣相二氧化硅、輻射阻隔劑和增強(qiáng)纖維材料外包覆有過(guò)濾材料，該過(guò)濾材料為無(wú)紡布或玻纖布；所述復(fù)合芯材的密度為150-180kg/m3。
全文摘要
一種真空絕熱板用復(fù)合芯材，主要包括氣相SiO2、輻射阻隔劑和增強(qiáng)纖維材料，三者的重量比為100∶5-10∶5-15，三者外包覆有過(guò)濾材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的復(fù)合芯材產(chǎn)品質(zhì)量輕，約為純無(wú)機(jī)纖維真空絕熱板質(zhì)量的一半；穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，在較低的真空度(100Pa)下能達(dá)到現(xiàn)有其他芯材在較高真空度下(1Pa)的保溫效果；制備方法可實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；除了能夠滿足冰箱等領(lǐng)域?qū)φ婵战^熱板的要求外也能夠滿足建筑節(jié)能保溫壽命要求長(zhǎng)達(dá)二十年、甚至五十年的要求，本發(fā)明制得的真空絕熱板更可以在建筑節(jié)能保溫領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)B30B11/02GK103032653SQ20111030498
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者陳孝行, 張留星, 陳明秦 申請(qǐng)人:福建賽特新材股份有限公司