[发明专利]干法复合真空绝热芯材及其制备方法

说明书

本发明涉及干法复合真空绝热芯材，按质量百分比计，包括超细玻璃纤维棉70～80wt％，纳米级二氧化硅粉末15～25wt％和加工助剂1～5wt％；所述纳米级二氧化硅粉末直径为50～100nm；所述超细玻璃纤维棉中Na₂O和K₂O的总含量控制在11～17wt％。本发明还涉及干法复合真空绝热芯材的制备方法，将超细玻璃纤维棉和纳米级二氧化硅粉末结合在一起，利用干法热压来制备真空绝热芯材，导热系数低，强度高，寿命增加。

技术领域

本发明属于功能复合材料技术领域，涉及干法复合真空绝热芯材及其制备方法。

背景技术

真空绝热板(Vacuum Insulation Panel:VIP)是新一代高效保温材料，热导系数可低至2.0mW/(m·K)以下，相当于传统材料导热系数的1/10，是目前世界上导热系数最低的保温隔热材料。VIP被广泛应用于冰箱、冰柜、冷藏箱、冷库、建筑墙体保温、舰艇、船舶、汽车、电热水器等领域。

芯材作为真空绝热板VIP最核心的部件，其本身由多孔材料组成，限制了残留水气分子的自由运动，并阻止了气体的对流和热传导。在真空封装过程中，作为支撑骨架的芯材能够承受大于98KPa的压力，保证阻隔膜与芯材良好贴合而不坍塌。对于以纤维材料制作的真空绝热板VIP芯材，芯材的孔径尺寸越接近于气体分子平均自由程，由分子互相碰撞引起的气体热传导就越小，所以孔隙率、纤维直径和孔径尺寸等因素共同决定了真空绝热板VIP的导热系数。随着使用时间的延长，芯材中吸附的气体会释放出来，真空绝热板VIP中的内压强会一定程度上有所提高，内压强与导热系数增高有很大的影响。对于以二氧化硅制作的真空绝热板VIP芯材，因其具有纳米孔结构特征，可以降低气体的传导传热。

公开号为CN104747862具有玻璃纤维片材和气相SiO₂层的VIP芯材的专利中，公开了多层层叠的玻璃纤维片材构成的中间芯材，中间芯材的上端面和/或下端面覆盖有气相SiO₂板，或所述中间芯材的外周包覆有气相SiO₂粉层。

公开号为CN104628239干法制备真空绝热板芯材的方法的专利中，公开了一种干法制备真空绝热板芯材的方法。首先制备并收集玻璃纤维，将玻璃纤维加热至一定温度、施加适当的压力并维持一段时间后玻璃纤维表面形成半熔态的类硅胶的化合物，该半融态化合物使得玻璃纤维丝相互交联搭接最终冷却获得VIP芯材。

公开号为CN104291772一种粉煤灰掺杂的玻纤芯材及其制备方法的专利中，公开了采用湿法工艺制成玻璃棉毡，干燥过程中在其表面均匀喷涂硅烷偶联剂，待其固化后，在玻纤芯材上方放置一个振动加粉机，将粉煤灰颗粒放置其中，使粉煤灰颗粒均匀分布在芯材纤维的孔隙中。

上述三发明专利中，所公开的真空绝热板VIP芯材均是片状玻璃纤维片层芯材与粉末片层芯材铺叠复合而成，或单独玻璃纤维片层芯材或单独粉末片层芯材组成；其中所述的玻璃纤维片层芯材均是利用湿法打浆方式制备而成，相比于干法热压成型方式，湿法打浆过程会破坏纤维，成型工艺复杂，能耗成本较高；对于粉末片层芯材成型困难，强度较差，尤其针对纳米级颗粒粉末成型就更为困难，会造成抽真空过程中芯材发生变形，表面凹凸不平和导热系数增加。因此，如何制备出干法热压用玻璃纤维和纳米级粉末的复合芯材，是制备超低导热系数真空绝热板VIP亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种表面平整，强度高和导热系数低的干法复合真空绝热芯材，还提供所述干法复合真空绝热芯材的制备方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：