一种真空绝热板芯材的制备方法及真空绝热板
阅读：28发布：2024-02-13
专利汇可以提供一种真空绝热板芯材的制备方法及真空绝热板专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 真空 绝热板芯材的制备方法及 真空绝热板 ，涉及 绝热材料 领域，主要为了解决 现有技术 中 纤维 类芯材真空绝热板使用寿命短、 热桥 效应大和粉体类芯材初始导热系数高的问题；该真空绝热板芯材，包括 质量 分数为60-95％的纳米气相 二 氧 化 硅 、3-35％的增强纤维和2-10％的 遮光剂 ，先后通过配料、搅拌混合、 压制成型 、切割和包裹 无纺布 制得；真空绝热板芯材烘干后放入抽真空的气体阻隔袋制得真空绝热板，本发明制备的真空绝热板具有 密度 小、收缩率低、强度大、孔隙小且分布均匀、封装的真空绝热板导热系数低等优点，适合推广使用。，下面是一种真空绝热板芯材的制备方法及真空绝热板专利的具体信息内容。
1.一种真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配料：将质量分数为60-95％的纳米气相二氧化硅、3-35％的增强纤维和2-10％的遮光剂按比例配制；
(2)搅拌混合：将纳米气相二氧化硅和遮光剂投入混料机进行搅拌，当成分分散混合均匀后，再投入增强纤维进一步与粉末一起充分分散混合均匀；
(3)压制成型：将混合均匀后的原料投入到油压机的模具中，摊平表面后压制、脱模后制得芯材；
(4)切割：将压制脱模的芯材按所需规格尺寸切割；
(5)包裹无纺布：将切割好的芯材包裹透气性无纺布，制得所需尺寸的真空绝热板芯材。
2.根据权利要求1所述的真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，所述芯材的密度为
3
150-220kg/m。
3.根据权利要求1所述的真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中纳米气相二氧化硅比表面积150-400m2/g。
4.根据权利要求1所述的真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中增强纤维为玻璃纤维、聚酯纤维或胶粘纤维的一种或两种以上的组合，增强纤维的平均直径在5-20μm，平均长度为5-20mm。
5.根据权利要求1所述的真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中遮光剂为炭黑、碳化硅、二氧化钛中的一种或两种及以上的组合。
6.根据权利要求1所述的真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的油压机的压力为0.3-2MPa。
7.一种真空绝热板，其特征在于，包括气体阻隔袋和权利要求1中所述方法制得的真空绝热板芯材，所述真空绝热板芯材真空封装于气体阻隔袋内。
8.根据权利要求7所述的真空绝热板，其特征在于，所述气体阻隔袋由气体阻隔膜背封制得，所述气体阻隔膜由外层的保护层、中间的阻隔层以及内侧的热封层复合而成。
9.根据权利要求7所述的真空绝热板，其特征在于，所述气体阻隔膜的保护层为PET或PA，所述阻隔层为一层或多层镀铝PET或EVOH复合，所述的热封层为LDPE。
一种真空绝热板芯材的制备方法及真空绝热板
技术领域
背景技术
[0002] 目前，真空绝热板芯材多采用玻璃纤维，芯材成型工艺有干法和湿法，湿法工艺是把玻璃纤维经打浆、抄纸、烘干、裁切、层叠等步骤制成芯材，该工艺能耗高、废水废气排放量大、工艺复杂且成本高。干法工艺采用热压成型，通过把玻璃纤维收集、铺装、热压、裁切等步骤制成芯材，干法工艺与湿法工艺相比，能耗、成本略有降低，但由于纤维的分散均匀性比湿法芯材差，使得所作真空绝热板的使用寿命大幅下降。
[0003] 专利CN104628239A公开了一种干法玻璃棉芯材制备工艺，是将离心法生产出的离心棉经集棉机收集，通过传送带输送至链板式热压成型机中热压成型，然后裁切成所需尺寸的真空绝热板芯材。该方法纤维分散不均匀，纤维的分散程度在纤维从离心头甩出及集棉机收集阶段已经确定，工艺较难改进。纤维分散不均匀一方面会使芯材固体导热系数增加，另一方面，在芯材内部会产生大量较大孔隙，较大孔隙会使所制作的真空绝热板导热系数随着板内压力的上升快速增加，绝热性能严重下降，使用寿命变短。
[0004] 专利CN106015838A公开了一种玻璃纤维芯材，是把玻璃纤维和低熔点有机纤维通过无纺工艺制成无纺布，多层无纺布层叠热压成型，使得有机纤维熔化成粘接剂，粘结玻璃纤维，使其具有一定的强度。但该方法采用的有机纤维作为玻璃纤维粘结剂，降低了玻璃纤维热压成型的温度，但增加了芯材的真空放气率，会使真空绝热板板内压力上升速度增加，绝热性能下降。另外，在玻璃纤维中混入了有机纤维不利于玻璃纤维的回收利用。
[0005] 玻璃纤维芯材真空绝热板初始导热系数低，但由于纤维直径是微米级，纤维之间的孔隙大，抑制气体热传导的条件(即气体分子平均自由程远大于孔特征尺寸)难满足，气体热传导会随着板内压力的上升明显增加，使得真空绝热板导热系数增加，绝热性能下降，使用寿命缩短。而如果采用双面含有铝箔的阻隔性能好的阻隔袋，虽可以有效降低气体渗漏，但是会产生严重的热桥效应，使真空绝热板的整体有效导热系数升高至7-10mW/(m·K)，绝热性能大幅降低。
[0006] 专利CN102587517B公开了一种真空绝热板及其制备和应用，采用纳米二氧化硅与多尺度的膨胀珍珠岩和短切纤维按比例混合后压制制备芯材，真空封装于铝塑复合袋中制得真空绝热板，虽然该类真空绝热板成本降低，但是由于没有加入遮光剂，且使用了含有铝箔的袋子，导热系数高，超过了10mW/(m·K)，热桥效应大，绝热性能大幅下降。
[0007] 专利CN102720921B也公开了一种利用膨胀珍珠岩生产真空绝热板的方法，以膨胀珍珠岩为主要原料，添加各种辅助材料压制得到芯材，真空封装于铝塑复合袋中制得真空绝热板，除了具有专利102587517B中的不足之外，膨胀珍珠岩价格低廉，可以降低真空绝热板的成本，但是膨胀珍珠岩颗粒较粗，所制得的真空绝热板导热系数对板内压力非常敏感，导热系数上升快，真空绝热板使用寿命很短。
[0008] 因此，需要解决现有技术中纤维类芯材真空绝热板使用寿命短，热桥效应大，粉体类芯材初始导热系数高等技术问题。
发明内容
[0009] 本发明的目的在于提供一种真空绝热板芯材的制备方法及真空绝热板。
[0010] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0011] 一种真空绝热板芯材，所述芯材的密度为150-220kg/m3，抗压强度大于0.2MPa，在空气中测试其导热系数约为20mW/(m·K)，平均孔径约为200nm。芯材包括质量分数为60-95％的纳米气相二氧化硅、3-35％的增强纤维和2-10％的遮光剂。
[0012] 在一种可选方案中：所述的纳米气相二氧化硅比表面积150-400m2/g。
[0013] 在一种可选方案中：所述增强纤维为玻璃纤维、聚酯纤维或胶粘纤维的一种或两种以上的组合，增强纤维的平均直径在5-20μm，平均长度为5-20mm。
[0015] 一种真空绝热板芯材的制备方法，包括如下步骤：
[0016] (1)配料：将纳米气相二氧化硅、增强纤维和遮光剂按比例配制；
[0017] (2)搅拌混合：将纳米气相二氧化硅和遮光剂投入混料机进行搅拌，当成分分散混合均匀后，再投入增强纤维进一步与粉末一起充分分散混合均匀；
[0018] (3)压制成型：将混合均匀后的原料投入到油压机的模具中，摊平表面后压制、脱模后制得芯材；
[0019] (4)切割：将压制脱模的芯材按所需规格尺寸切割；
[0020] (5)包裹无纺布：将切割好的芯材包裹透气性无纺布，制得所需尺寸的真空绝热板芯材。
[0021] 在一种可选方案中：所述步骤(2)中的混料机的转速为1500rpm。
[0022] 在一种可选方案中：所述步骤(3)中的油压机的压力为0.3-2MPa。
[0023] 一种真空绝热板，包括气体阻隔袋和上述制备的真空绝热板芯材，所述真空绝热板芯材真空封装于气体阻隔袋内。
[0024] 在一种可选方案中：所述气体阻隔袋由气体阻隔膜背封制得，所述气体阻隔膜由外层的保护层、中间的阻隔层以及内侧的热封层复合而成。
[0026] 相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
[0027] 本方法制得的芯材固体导热系数低，密度小，收缩率低，强度大，孔隙小且分布均匀，封装的真空绝热板导热系数低，初始导热系数低于5mW/(m·K)，使用寿命长，35年后导热系数小于10mW/(m·K)，热桥效应小，同时在生产过程中非常环保，能够推广使用。附图说明
[0028] 图1为真空绝热板芯材的制备方法及真空绝热板的流程图。
具体实施方式
[0029] 以下实施例会结合附图对本发明进行详述，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。
[0030] 实施例1
[0031] 一种真空绝热板芯材，所述芯材的密度为150kg/m3，抗压强度大于0.2MPa，在空气中测试其导热系数约为20mW/(m·K)，平均孔径约为200nm。芯材包括质量分数为60％的纳米气相二氧化硅、35％的增强纤维和5％的遮光剂。
[0032] 进一步地，所述的纳米气相二氧化硅比表面积150m2/g。
[0033] 进一步地，所述增强纤维为玻璃纤维、聚酯纤维或胶粘纤维的一种或两种以上的组合，增强纤维的平均直径为5μm，平均长度为5mm。
[0034] 进一步地，所述的遮光剂为炭黑、碳化硅、二氧化钛中的一种或两种及以上的组合。
[0035] 一种真空绝热板芯材的制备方法，包括如下步骤：
[0036] (1)配料：称取纳米气相二氧化硅60㎏、增强纤维35㎏和遮光剂5㎏配制并投入混料机中；
[0037] (2)搅拌混合：将纳米气相二氧化硅和遮光剂投入混料机进行搅拌，当成分分散混合均匀后，再投入增强纤维进一步与粉末一起充分分散混合均匀；
[0038] (3)压制成型：将混合均匀后的原料投入到油压机的模具中，摊平表面后压制、脱模后制得芯材；
[0039] (4)切割：在切割机上按照300mm×300mm×20mm的尺寸进行切割；
[0040] (5)包裹无纺布：将切割好的芯材包裹透气性无纺布，制得所需尺寸的真空绝热板芯材。
[0041] 进一步地，所述步骤(2)中的混料机的转速为1500rpm。
[0042] 进一步地，所述步骤(3)中的油压机的压力为0.3MPa。
[0043] 一种真空绝热板，包括气体阻隔袋和上述制备的真空绝热板芯材，所述真空绝热板芯材真空封装于气体阻隔袋内。
[0044] 进一步地：所述气体阻隔袋由气体阻隔膜背封制得，所述气体阻隔膜由外层的保护层、中间的阻隔层以及内侧的热封层复合而成；所述气体阻隔膜的保护层为PET或PA，所述阻隔层为一层或多层镀铝PET或EVOH复合，所述的热封层为LDPE。
[0045] 真空绝热板的制备方法为：
[0046] 将上述制得的真空绝热板芯材在150℃下烘烤2h，然后取出烘烤完成的芯材，快速装入气体阻隔袋中，置于真空室抽真空，待真空室压力低于1Pa时，且抽空时间大于5min，封口制得真空绝热板。
[0047] 实施例2
[0048] 一种真空绝热板芯材，所述芯材的密度为220kg/m3，抗压强度大于0.2MPa，在空气中测试其导热系数约为20mW/(m·K)，平均孔径约为200nm。芯材包括质量分数为95％的纳米气相二氧化硅、3％的增强纤维和2％的遮光剂。
[0049] 进一步地，所述的纳米气相二氧化硅比表面积400m2/g。
[0050] 进一步地，所述增强纤维为玻璃纤维、聚酯纤维或胶粘纤维的一种或两种以上的组合，增强纤维的平均直径为20μm，平均长度为20mm。
[0051] 进一步地，所述的遮光剂为炭黑、碳化硅、二氧化钛中的一种或两种及以上的组合。
[0052] 一种真空绝热板芯材的制备方法，包括如下步骤：
[0053] (1)配料：称取纳米气相二氧化硅95㎏、增强纤维3㎏和遮光剂2㎏配制并投入混料机中；
[0054] (2)搅拌混合：将纳米气相二氧化硅和遮光剂投入混料机进行搅拌，当成分分散混合均匀后，再投入增强纤维进一步与粉末一起充分分散混合均匀；
[0055] (3)压制成型：将混合均匀后的原料投入到油压机的模具中，摊平表面后压制、脱模后制得芯材；
[0056] (4)切割：在切割机上按照300mm×300mm×20mm的尺寸进行切割；
[0057] (5)包裹无纺布：将切割好的芯材包裹透气性无纺布，制得所需尺寸的真空绝热板芯材。
[0058] 进一步地，所述步骤(2)中的混料机的转速为1500rpm。
[0059] 进一步地，所述步骤(3)中的油压机的压力为2MPa。
[0060] 一种真空绝热板，包括气体阻隔袋和上述制备的真空绝热板芯材，所述真空绝热板芯材真空封装于气体阻隔袋内。
[0061] 进一步地：所述气体阻隔袋由气体阻隔膜背封制得，所述气体阻隔膜由外层的保护层、中间的阻隔层以及内侧的热封层复合而成；所述气体阻隔膜的保护层为PET或PA，所述阻隔层为一层或多层镀铝PET或EVOH复合，所述的热封层为LDPE。
[0062] 真空绝热板的制备方法为：
[0063] 将上述制得的真空绝热板芯材在150℃下烘烤2h，然后取出烘烤完成的芯材，快速装入气体阻隔袋中，置于真空室抽真空，待真空室压力低于1Pa时，且抽空时间大于5min，封口制得真空绝热板。
[0064] 实施例3
[0065] 一种真空绝热板芯材，所述芯材的密度为200kg/m3，抗压强度大于0.2MPa，在空气中测试其导热系数约为20mW/(m·K)，平均孔径约为200nm。芯材包括质量分数为70％的纳米气相二氧化硅、20％的增强纤维和10％的遮光剂。
[0066] 进一步地，所述的纳米气相二氧化硅比表面积300m2/g。
[0067] 进一步地，所述增强纤维为玻璃纤维、聚酯纤维或胶粘纤维的一种或两种以上的组合，增强纤维的平均直径为15μm，平均长度为15mm。
[0068] 进一步地，所述的遮光剂为炭黑、碳化硅、二氧化钛中的一种或两种及以上的组合。
[0069] 一种真空绝热板芯材的制备方法，包括如下步骤：
[0070] (1)配料：称取纳米气相二氧化硅70㎏、增强纤维20㎏和遮光剂10㎏配制并投入混料机中；
[0071] (2)搅拌混合：将纳米气相二氧化硅和遮光剂投入混料机进行搅拌，当成分分散混合均匀后，再投入增强纤维进一步与粉末一起充分分散混合均匀；
[0072] (3)压制成型：将混合均匀后的原料投入到油压机的模具中，摊平表面后压制、脱模后制得芯材；
[0073] (4)切割：在切割机上按照300mm×300mm×20mm的尺寸进行切割；
[0074] (5)包裹无纺布：将切割好的芯材包裹透气性无纺布，制得所需尺寸的真空绝热板芯材。
[0075] 进一步地，所述步骤(2)中的混料机的转速为1500rpm。
[0076] 进一步地，所述步骤(3)中的油压机的压力为1.8MPa。
[0077] 一种真空绝热板，包括气体阻隔袋和上述制备的真空绝热板芯材，所述真空绝热板芯材真空封装于气体阻隔袋内。
[0078] 进一步地：所述气体阻隔袋由气体阻隔膜背封制得，所述气体阻隔膜由外层的保护层、中间的阻隔层以及内侧的热封层复合而成；所述气体阻隔膜的保护层为PET或PA，所述阻隔层为一层或多层镀铝PET或EVOH复合，所述的热封层为LDPE。
[0079] 真空绝热板的制备方法为：
[0080] 将上述制得的真空绝热板芯材在150℃下烘烤2h，然后取出烘烤完成的芯材，快速装入气体阻隔袋中，置于真空室抽真空，待真空室压力低于1Pa时，且抽空时间大于5min，封口制得真空绝热板。
[0081] 实施例4
[0082] 一种真空绝热板芯材，所述芯材的密度为180kg/m3，抗压强度大于0.2MPa，在空气中测试其导热系数约为20mW/(m·K)，平均孔径约为200nm。芯材包括质量分数为63％的纳米气相二氧化硅、35％的增强纤维和2％的遮光剂。
[0083] 进一步地，所述的纳米气相二氧化硅比表面积250m2/g。
[0084] 进一步地，所述增强纤维为玻璃纤维、聚酯纤维或胶粘纤维的一种或两种以上的组合，增强纤维的平均直径为10μm，平均长度为10mm。
[0085] 进一步地，所述的遮光剂为炭黑、碳化硅、二氧化钛中的一种或两种及以上的组合。
[0086] 一种真空绝热板芯材的制备方法，包括如下步骤：
[0087] (1)配料：称取纳米气相二氧化硅63㎏、增强纤维35㎏和遮光剂2㎏配制并投入混料机中；
[0088] (2)搅拌混合：将纳米气相二氧化硅和遮光剂投入混料机进行搅拌，当成分分散混合均匀后，再投入增强纤维进一步与粉末一起充分分散混合均匀；
[0089] (3)压制成型：将混合均匀后的原料投入到油压机的模具中，摊平表面后压制、脱模后制得芯材；
[0090] (4)切割：在切割机上按照300mm×300mm×20mm的尺寸进行切割；
[0091] (5)包裹无纺布：将切割好的芯材包裹透气性无纺布，制得所需尺寸的真空绝热板芯材。
[0092] 进一步地，所述步骤(2)中的混料机的转速为1500rpm。
[0093] 进一步地，所述步骤(3)中的油压机的压力为1.5MPa。
[0094] 一种真空绝热板，包括气体阻隔袋和上述制备的真空绝热板芯材，所述真空绝热板芯材真空封装于气体阻隔袋内。
[0095] 进一步地：所述气体阻隔袋由气体阻隔膜背封制得，所述气体阻隔膜由外层的保护层、中间的阻隔层以及内侧的热封层复合而成；所述气体阻隔膜的保护层为PET或PA，所述阻隔层为一层或多层镀铝PET或EVOH复合，所述的热封层为LDPE。
[0096] 真空绝热板的制备方法为：
[0097] 将上述制得的真空绝热板芯材在150℃下烘烤2h，然后取出烘烤完成的芯材，快速装入气体阻隔袋中，置于真空室抽真空，待真空室压力低于1Pa时，且抽空时间大于5min，封口制得真空绝热板。
[0098] 制备玻璃纤维芯材真空绝热板对比样品：
[0099] 具体步骤如下：首先，把玻璃纤维芯材在200℃下烘烤2h；然后取出烘烤完成的芯材，快速装入气体阻隔袋中，置于真空室抽真空，待真空室压力低于0.01Pa时，且抽空时间大于20min，封口制得玻璃纤维芯材真空绝热板对照样品。
[0100] 测试实施例1-实施例4与对比例所制备的真空绝热板样品的导热系数，并进行老化对比分析，结果如表1所示：
[0101] 表1、真空绝热板性能测试结果
[0102]
[0103] 由表1可见，实施例1-实施例4制得的本发明的真空绝热板的初始导热系数略高于对比例玻璃纤维芯材真空绝热板的，但从加速老化180天后的数据可以看出，本发明的真空绝热板老化后导热系数仅上升了0.2-0.3mW/(m·K)，而玻璃纤维芯材的真空绝热板导热系数上升了10mW/(m·K)。显而易见，本发明所制得的真空绝热板虽然初始导热系数略高于玻璃纤维芯材真空绝热板，但它老化后性能十分优异，说明本发明的真空绝热板使用寿命更长，长期的绝热性能更好，具有很大的性能优势。
[0104] 以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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