[发明专利]一种空心玻璃微珠在夹套保温容器中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及保温领域，具体涉及一种空心玻璃微珠在夹套保温容器中的应用。

背景技术

空心玻璃微珠是一种新型高性能粉体材料，它由直径1-200μm及以上的球形薄壁(0.5-2.0μm)玻璃微粒组成，是一种内部充斥CO₂等气体的封闭微型球体。空心玻璃微珠具有密度小、导热系数低、化学稳定性高、机械强度高、阻燃性好等优点，是一类非常有应用价值的绝热材料。将空心玻璃微珠用于真空绝热，将发挥出其许多优点。空心玻璃微珠为球形度很好的刚性空心微球，颗粒之间为点接触，空心结构使得热传导路径延长，能有效降低接触导热；空心玻璃微珠为闭孔微球，将气体封存在球体内部，较大限度的阻止气体流动传热；空心玻璃微珠为带有致密球壳的闭孔微球，通过控制粒度，可以较大限度的对热辐射进行散射。空心玻璃微珠的成分与玻璃类似，不但具有不燃、阻燃的特点，而且具有很宽的使用温度范围(600℃以下温度均可)。此外，空心玻璃微珠还具有真空度要求不高(在0.01-10Pa的真空度范围即表现出很好的绝热性能，在此范围内真空度越低绝热性能越好，可根据绝热要求及保温容器气密性选择合适的真空度)，真空保持能力好，后期维护频率低且简便易行等一系列优点，具有很大的潜在应用价值。

空心玻璃微珠的热量传递主要通过四种方式进行：固体骨架导热、残余气体导热、微珠颗粒之间的气体对流传热和辐射传热。空心玻璃微珠内部不存在对流传热，这是因为空心玻璃微珠是闭孔微球，气体被封闭在玻璃微球中，有效的阻止了微球中的气体对流传热。Skochdopole(Skochdopole R E.Chem.Eng.Prog,1961,57(10):55-59.)指出当微球内径小于4mm时，气体流动阻力极高，颗粒内部气体对流停止，空心玻璃微珠的粒子内径通常为几十到几百微米，远远小于4mm，所以空心玻璃微珠内部基本不会发生气体对流。将空心玻璃微珠置于室温、大气压下，在这四种传热方式中，残余气体导热和微珠颗粒之间的气体对流传热占据了总热量传递的90％以上，这就是说，只需将空心玻璃微珠填充在真空环境下，其绝热性能即能提高10倍以上。研究表明，不同型号的空心玻璃微珠在常温常压下的导热系数一般为0.04-0.07W/m·K，而在常温真空(真空度为0.1Pa左右时)下的导热系数能达到0.003-0.007W/m·K。

目前，夹套保温容器中所用的绝热方式一般为泡沫绝热或者高真空绝热。泡沫绝热是通过将泡沫绝热材料组分混合后快速注入夹套保温容器的夹层(由保温容器内筒和外筒之间构成的绝热层)中发泡而形成绝热体的绝热方式，整个过程中没有真空度的要求。泡沫绝热方式主要应用在食品行业的冷库、冷藏集装箱，工业设备的储罐、管道等方面。泡沫绝热中所使用的泡沫绝热材料主要包括聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、酚醛树脂泡沫塑料等。这类绝热材料多为闭孔结构，具有强度高、密度小、导热系数低(可低至0.02W/m·K左右)的特点，但是，相比于空心玻璃微珠真空绝热，泡沫的导热系数还不够低，且泡沫绝热材料具有易燃，使用温度有限(泡沫绝热材料在100℃以上会发生软化现象)等缺点，存在一定的安全隐患。高真空绝热是一种通过提高绝热夹层内部的真空度来消除气体的对流传热和绝大部分的残余气体导热的绝热方式，要求夹套保温容器的绝热层保持10^-2Pa以下的真空度，这样可以达到良好的绝热效果，同时，将内胆镀银，降低辐射传热，进一步增加绝热效果。高真空绝热方式主要应用在家用热水器、热水壶、保温杯等方面。高真空绝热也存在一些缺点，一方面，相比于空心玻璃微珠真空绝热，高真空绝热的绝热性能不高，且对绝热层内真空度的要求非常高，一旦破坏了绝热层内的真空度，绝热性能将会急剧下降；另一方面，高真空绝热内胆镀银降低辐射传热的方法，增加了工艺步骤和成本。随着能源的日益紧缺和人们对保温需求的日益提高，目前这两种绝热方式已经不能完全满足使用需求。

发明内容

为了解决现有夹套保温容器中存在的缺陷，包括泡沫绝热方法具有易燃性、使用温度有限等问题，高真空绝热方法真空度要求较高，内胆需要镀银等问题，本发明提供一种空心玻璃微珠在夹套保温容器中应用，这种绝热方法相比于上述两种绝热方法，具有导热系数更低、阻燃性好、使用温度范围宽、真空度要求不高等优点。

为达到以上目的，本发明所采用以下技术方案：

一种空心玻璃微珠在夹套保温容器中的应用。

具体包括如下步骤：

1)将空心玻璃微珠绝热材料填满夹套保温容器的绝热层；

2)抽真空；