本發(fā)明涉及層狀材料領(lǐng)域，具體涉及具有優(yōu)異保溫、機(jī)械強(qiáng)度和較低質(zhì)量的保溫層狀材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的快速發(fā)展，外賣等行業(yè)快速發(fā)展，專職外賣配送員成為一個(gè)新興行業(yè)，各外賣公司都組建了了配送團(tuán)隊(duì)。為了保障食品的快速高質(zhì)量送達(dá)，食品保溫箱成為必須的裝備，現(xiàn)有技術(shù)中使用的保溫箱存在或多或少的問(wèn)題，難以滿足食品保溫箱綜合性能的需求。
現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題主要集中在：①保溫效果不足；②保溫箱強(qiáng)度不足；③保溫箱質(zhì)量過(guò)大。上述三點(diǎn)問(wèn)題存在表面上相互的矛盾，難以兼顧三者性能，對(duì)使用者存在較大的困擾。上述問(wèn)題主要源自制備保溫箱的層狀材料，且該領(lǐng)域由于起點(diǎn)低，相關(guān)成系統(tǒng)的研究尚未有報(bào)道。
為了解決上述問(wèn)題，達(dá)到上述的綜合效果，對(duì)層狀材料中各層進(jìn)行了細(xì)致的研究，分別從保溫、重量和機(jī)械強(qiáng)度三個(gè)角度研究，平衡了三者的關(guān)系，該技術(shù)是具有實(shí)用性和有益性的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，通過(guò)對(duì)層狀材料的各層結(jié)構(gòu)以及組成進(jìn)行詳細(xì)的研究，提供一種具有優(yōu)異保溫性、機(jī)械強(qiáng)度和較低重量的層狀材料，該層狀材料適合制備高溫保溫箱或者低溫保溫箱。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提出如下技術(shù)方案：
一種保溫層狀材料，依次包括金屬箔層、高密度聚氨酯發(fā)泡層、增韌層、增粘層、阻水層，所述金屬箔、所述高密度聚氨酯發(fā)泡層與金屬箔層接觸一側(cè)均勻分布著波浪狀結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明中至少包含上述5層的結(jié)構(gòu)，每層分別起到了不同的作用，綜合的平衡了各方面的性能。所述金屬箔層、高密度聚氨酯發(fā)泡層主要是為了提高層狀材料的保溫性能；增韌層是為了提高層狀材料的機(jī)械強(qiáng)度，具有較強(qiáng)的韌性和強(qiáng)度，同時(shí)，增韌劑中選擇特定的増韌填料也會(huì)大幅度提高層狀材料的保溫性能；阻水層是為了提高對(duì)陰雨天氣防水；而阻水層和増韌層之間的附著力很低，為了提高兩層之間的附著強(qiáng)度，進(jìn)一步增加了增粘層。
一般熱量散失的方式為熱傳導(dǎo)和熱輻射，本申請(qǐng)就采用了兩種方式綜合降低兩者的熱散失作用。所述超薄鋁箔層采用的是一具有熱反射效果的材料，可以有效的阻礙熱輻射的降溫，起到保溫作用。所述高密度聚氨酯發(fā)沫層和増韌層，有效的減少熱傳導(dǎo)，這是十分重要的保溫方式，熱傳導(dǎo)是熱量散失的重要方式。聚氨酯發(fā)泡層也有相同保溫的效果，兩者同時(shí)利用，提高了保溫的效果，大幅度提高了使用效果。
金屬箔層
金屬箔層是通過(guò)減少熱輻射的途徑減少熱量的散失，其材質(zhì)沒(méi)有明顯的限制，常見(jiàn)的鋁、銅、金、銀、不銹鋼等本領(lǐng)域常用金屬及其合金都可以作為金屬箔的材質(zhì)。
本發(fā)明通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，將金屬箔層設(shè)置為波浪狀結(jié)構(gòu)具有更佳的減少熱輻射的效果，比平面的金屬箔結(jié)構(gòu)有明顯的提升，提升近50％，大大提高了使用的保溫效果。
對(duì)于金屬箔的結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，具有波浪結(jié)構(gòu)即可以提高保溫效果，其波浪結(jié)構(gòu)最優(yōu)的情況為：所述波浪狀結(jié)構(gòu)具有波峰和波谷，波峰與波谷的垂直方向距離為h，相鄰波峰之間的距離為l，l＞2h，h在0.5-1mm。通過(guò)h與l的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，波峰與波谷連線與薄膜所成角度為小于45°，銳角的角度不易過(guò)小，進(jìn)一步優(yōu)選大于30°，在此范圍內(nèi)熱反射效率高，可以提高反射的熱量到被保溫物質(zhì)上，保溫效果最佳；作為更進(jìn)一步優(yōu)選，h具有一定的厚度，該結(jié)構(gòu)對(duì)保溫效果影響不大，但該結(jié)構(gòu)可以提高層狀材料對(duì)被保溫物質(zhì)的緩沖性能，減少被保溫物質(zhì)收到?jīng)_擊的損傷。
作為進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述波浪狀結(jié)構(gòu)中線條呈現(xiàn)平行結(jié)構(gòu)，不存在交叉情況。如果設(shè)置成具有交叉的結(jié)構(gòu)，熱量反射會(huì)收到彼此結(jié)構(gòu)的影響，影響保溫性能；同時(shí)，交叉結(jié)構(gòu)也會(huì)影響層狀材料的緩沖性能。
所述金屬箔層的厚度大于0.3mm，小于0.8mm。金屬箔層的結(jié)構(gòu)從保溫和緩沖角度沒(méi)有過(guò)多限制，但從加工角度，金屬箔層不易過(guò)薄。高密度聚氨酯發(fā)泡層為了與波浪狀金屬箔層良好的粘接，高密度聚氨酯發(fā)泡層是直接在金屬箔層上進(jìn)行發(fā)泡，如果金屬箔過(guò)薄，強(qiáng)度過(guò)低，加工存在加大困難；如果金屬箔層過(guò)厚，那層狀材料的韌性過(guò)差，且大幅度提高了層狀材料的重量。
高密度聚氨酯發(fā)泡層
高密度聚氨酯發(fā)泡層是為了提高層狀材料的保溫性能，其要具有良好的保溫性及緩沖性，優(yōu)選所述高密度聚氨酯發(fā)泡層的密度為38-45kg/m3，此范圍的內(nèi)的綜合性能最佳。
所述高密度聚氨酯發(fā)泡層最厚處為1.5-2毫米，此處厚度不易過(guò)薄，過(guò)薄則緩沖和保溫性能都不能滿足需要；如果過(guò)厚，保溫性能提高不多，且會(huì)大幅度的提高層狀材料的生產(chǎn)成本。
増韌層
増韌層的設(shè)置是為了提高層狀材料的強(qiáng)度，提供后期制備保溫箱的強(qiáng)度，不需要后期過(guò)多的加固裝置，在保證層狀材料強(qiáng)度的同時(shí)，還可以保證増韌層具有良好的韌性，遇到小幅度碰撞的時(shí)不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)的損壞。
該層采用了特定的組成，所述增韌層由高結(jié)晶聚丙烯，sbs、補(bǔ)強(qiáng)填料、增韌填料和助劑組成，所述增韌填料為粒徑在30-100微米的中空聚合物微球。高結(jié)晶聚丙烯具有較強(qiáng)的硬度，sbs作為一種增韌劑，提高了柔韌性能；而補(bǔ)強(qiáng)填料是為了提高體系的強(qiáng)度，増韌填料采用中空聚合物微球，其可以吸收沖擊產(chǎn)生得沖擊力，緩沖效果比簡(jiǎn)單的使用增韌劑要提高很多；同時(shí)，中空聚合物微球具有中空結(jié)構(gòu)，其可以形成一個(gè)隔層，起到了空氣層的結(jié)構(gòu)，也對(duì)保溫性能有較大幅度的提高。
在于組分的選擇，高結(jié)晶聚丙烯100重量份，sbs20-40重量份，補(bǔ)強(qiáng)填料20-40重量，增韌填料20-45重量份，助劑1-20重量份。該組成的増韌層結(jié)構(gòu)最佳，可以提高柔韌、保溫等性能。
阻水膜層
阻水膜層的作用已經(jīng)在先說(shuō)明，為了兼顧強(qiáng)度和阻水性。實(shí)際使用時(shí)可以選擇聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯。
為了保證層狀材料的柔韌性，保證其隨型性，最優(yōu)選聚對(duì)苯二甲酸丙二醇脂，其屬于一種生物源聚酯，廢棄后具有一定的生物分解性能。
所述阻水膜層厚度為100-500微米，優(yōu)選厚度為200-450微米，最優(yōu)選厚度為400微米。
增粘層
增粘層的設(shè)置是為了彌補(bǔ)增強(qiáng)層設(shè)置后，層間粘合力下降的需要，其組成沒(méi)有也別的要求，但從實(shí)際實(shí)驗(yàn)情況來(lái)看，作為增粘層的涂層組合物優(yōu)選包含增粘樹(shù)脂和硅烷偶聯(lián)劑，其中增粘樹(shù)脂和偶聯(lián)劑的占涂料組合物固體份分別為的8％和3％。和增粘層厚度優(yōu)選為10-60微米。
厚度選擇
所述金屬箔層厚度為400-500微米，所述高密度聚氨酯發(fā)泡層最厚處為1.5-2毫米，所述增韌層厚度為1-2毫米，所述增粘層厚度為10-60微米，所述阻水層厚度為100-500微米。
有益的技術(shù)效果
本發(fā)明通過(guò)對(duì)保溫層狀材料的層狀結(jié)構(gòu)、組成選擇進(jìn)行了選擇，該特定選擇得到了一種具有優(yōu)異保溫性、機(jī)械強(qiáng)度、抗沖擊性和較低重量的層狀材料，該層狀材料適合制備高溫保溫箱或者低溫保溫箱，滿足了各項(xiàng)基本需求。相近的結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域沒(méi)有報(bào)道，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)具體結(jié)構(gòu)和厚度綜合效果的選擇啟示，最終產(chǎn)品性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于市售產(chǎn)品的。
具體實(shí)施方式
為了便于技術(shù)人員詳細(xì)的連接本發(fā)明的技術(shù)方案，在此僅以示例的方式介紹若干種實(shí)施方式，但該實(shí)施方式的示例不夠成對(duì)技術(shù)保護(hù)范圍任何限定。任何不背離本發(fā)明構(gòu)思的方案均在保護(hù)范圍內(nèi)。
實(shí)施例1
一種保溫層狀材料，依次包括450μm的波浪狀金屬箔層(h＝0.5mm,l＝2mm，波浪狀結(jié)構(gòu)中線條呈現(xiàn)平行結(jié)構(gòu))、2mm厚的高密度聚氨酯發(fā)泡層、1.5mm增韌層、50μm增粘層、400μm厚ptt阻水層。其中増韌層組成為：高結(jié)晶聚丙烯100重量份，sbs30重量份，補(bǔ)強(qiáng)填料30重量，粒徑約45μm的中空聚合物微球增韌填料40重量份，相容劑10重量份；增粘層組成中增粘樹(shù)脂和偶聯(lián)劑的占涂料組合物固體份分別為的8％和3％。
對(duì)比例1
實(shí)施例1中波浪狀金屬箔層替換為h＝0.5mm，l＝0.8mm的波浪狀金屬箔層，其他結(jié)構(gòu)組成同實(shí)施例1。
對(duì)比例2
實(shí)施例1中的波浪狀金屬箔層替換為波浪狀結(jié)構(gòu)中線條交叉呈現(xiàn)菱形，其他結(jié)構(gòu)組成同實(shí)施例1。
對(duì)比例3
實(shí)施例1中波浪狀金屬箔層替換為200μm厚度的波浪狀金屬箔層，其他結(jié)構(gòu)組成同實(shí)施例1。
對(duì)比例4
實(shí)施例1中増韌層替換為如下組成：高結(jié)晶聚丙烯100重量份，sbs70重量份，補(bǔ)強(qiáng)填料30重量，相容劑10重量份；其他結(jié)構(gòu)組成同實(shí)施例1。
對(duì)比例5
實(shí)施例1中増韌層替換為如下組成：高結(jié)晶聚丙烯100重量份，sbs30重量份，補(bǔ)強(qiáng)填料30重量，粒徑約45μm的實(shí)心聚合物微球增韌填料40重量份，相容劑10重量份；其他結(jié)構(gòu)組成同實(shí)施例1。
對(duì)比例6
實(shí)施例1中増韌層替換為如下組成：高結(jié)晶聚丙烯100重量份，補(bǔ)強(qiáng)填料30重量，粒徑約45μm的中空聚合物微球增韌填料70重量份，相容劑10重量份；其他結(jié)構(gòu)組成同實(shí)施例1。
對(duì)比例7
實(shí)施例1中波浪狀金屬箔替換為450μm平面金屬箔，2mm厚的高密度聚氨酯發(fā)泡層，其他結(jié)構(gòu)組成同實(shí)施例1。
對(duì)比例8
兩側(cè)均不使用增粘層，其他結(jié)構(gòu)組成同實(shí)施例1。.
對(duì)比例9
增粘層中不含有偶聯(lián)劑，增粘樹(shù)脂比例11％，其他結(jié)構(gòu)組成同實(shí)施例1。
對(duì)比例10
增粘層中不含有增粘樹(shù)脂，偶聯(lián)劑的比例為11％，其他結(jié)構(gòu)組成同實(shí)施例1。
測(cè)試方法
(1)層狀材料的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試：
實(shí)施例和對(duì)比例的樣品的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試參考astmd5470-2012進(jìn)行。
(2)層狀材料的彎曲模量和斷裂彎曲應(yīng)變性能測(cè)試：
實(shí)施例和對(duì)比例的樣品的彎曲模量和斷裂彎曲應(yīng)變的測(cè)試參考gb/t9341-2000進(jìn)行，其中斷裂彎曲應(yīng)變表示斷裂時(shí)下壓距離/樣品測(cè)試的跨度。
(3)層狀材料的剝離測(cè)試
實(shí)施例和對(duì)比例的樣品采用gb8808-88進(jìn)行，增強(qiáng)層和阻水層分別進(jìn)行夾持，測(cè)試速度采用b法(200+/-50mm/min)。
測(cè)試結(jié)果
實(shí)施例1和對(duì)比例1-10的測(cè)試結(jié)果參見(jiàn)下表：
通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明得到的層狀材料具有優(yōu)異的保溫、力學(xué)性能和層間作用力，并且三者得到了良好的平衡，可以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。該優(yōu)異的結(jié)果主要源自層狀材料的膜層設(shè)計(jì)、各層組成以及結(jié)構(gòu)、厚度等選擇，很出乎預(yù)料的得到了本發(fā)明的技術(shù)方案，這在本領(lǐng)域中屬于超前的效果，尚未見(jiàn)到有可以達(dá)到上述綜合性能的層狀材料。