一種真空隔熱板及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于隔熱材料技術領域，尤其涉及一種真空隔熱板及其制作方法。
【背景技術】
[0002]真空隔熱板(vacuum insulat1n panel，簡稱VIP板)因其保溫性能遠遠超越傳統的發泡聚氨酯，且生產和使用過程不使用ODS物質，目前已廣泛用于航空航天，家電及建筑等行業。VIP板憑借其高真空度的保持及低導熱系數的芯材協同作用，其常溫導熱系數低至0.008w/ (m.k)以下。
[0003]為了進一步提高VIP板隔熱性，降低航空航天，建筑及家電等行業的能耗，對隔熱材料有了更高要求。降低芯材的導熱系數是提高VIP板隔熱性的關鍵。在眾多芯材中，S12氣凝膠的導熱系數最低，其常溫導熱系數為0.012w/(m.k)，遠低于常用芯材的0.018?
0.037w/(m.k)。因此，選用純S12氣凝膠粉體作為芯材的VIP板，其隔熱性能必然會實現重大的關破。
[0004]CN 102729316A公開了一種真空隔熱板的制備方法，所述制備方法包括如下步驟:
(I)將按比例稱好的二氧化硅含量大于98%的主料、輻射阻隔劑和增強纖維置入攪拌設備中進行攪拌得到混合料；(2)將混合料送入模具中；(3)將模具中的混合料以0.4?2兆帕的壓強壓制成芯材；(4)將芯材置于100?300攝氏度中烘烤10?120分鐘；(5)先將經步驟(4)得到的芯材放入透氣且不透粉的材料中進行無縫包裹，再將包裹后的芯材置于高阻隔材料制成的袋子中得到制品；(6)將步驟(5)制品抽真空，封口。所述主料為氣相二氧化硅粉末、沉淀二氧化硅、微硅粉、稻殼灰、玻化微珠粉末、粉煤灰和珍珠巖粉末中一種或兩種及以上的組合。
[0005]CN 105058541A公開了一種軟木粉基多孔復合材料及其制備方法和應用，屬于隔熱材料領域，采用軟木粉(Cork)和氣相二氧化娃(Fumed Silica)為主要原料，包括如下步驟:選取一定顆粒大小(0.15?Imm)的軟木粉(Cork)，通過微波預處理方法對軟木粉(Cork)進行結構重整；與氣相二氧化娃(Fumed Silica)進行混合得到復合粉體，施加壓力(2?20噸)一定時間(I?20分鐘)便可得到軟木粉基多孔復合材料。
[0006]由于S12氣凝膠脆且輕，粒徑太小，抽真空時易被抽出進入栗內，一方面不好真空封裝，另一方面易堵塞栗。因此目前只是采用氣凝膠部分替代纖維氈，玻纖等普通芯材，尚沒有以純氣凝膠作為芯材制作VIP板的具體并行之有效的解決方案。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種真空隔熱板及其制作方法，所述真空隔熱板由以純S12氣凝膠為芯材，并用無紡布包裹S12氣凝膠，解決了含有S12氣凝膠的真空隔熱板不易抽真空及易堵塞真空栗的技術難題，所述真空隔熱板的常溫導熱系數低至0.0008w/(m.k)以下。
[0008]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0009]本發明的目的之一在于提供一種真空隔熱板，所述真空隔熱板包括芯材和阻氣隔膜袋，所述芯材為純S12氣凝膠和吸氣劑組成的塊體，所述真空隔熱板還包括抽真空時防止S12氣凝膠被抽出的過濾袋，所述過濾袋為纖維材質，所述過濾袋的孔隙率大于70%，孔徑為0.2?85μπι，所述過濾袋將芯材包裹其中，所述阻氣隔膜袋將過濾袋以及芯材包裹其中。
[0010]所述過濾袋的孔隙率大于70%，如75%、80%、85%、90%或95%等，孔隙率小，則抽真空效率較慢;孔徑為0.2?85ym，如0.5μηι、1μηι、2μηι、5μηι、10μηι、20μηι、30μηι、40μηι、50μηι、60μπι或80μπι等，如孔徑大，則過濾不掉氣凝膠，氣凝膠會被抽走，阻塞栗，如孔徑小，則抽真空效率低，抽得慢。合適的孔隙率與孔徑的纖維材質的過濾袋有助于在保證抽真空效率的情況下，防止S12氣凝膠被抽出。所述過濾袋為纖維材質，由于纖維材質的過濾袋具有三維曲折微孔結構，使其表現出良好的過濾效率，可以過濾粒徑比其孔徑小很多的顆粒;其他材質的過濾袋則沒有此效果。
[0011]本發明提供的真空隔熱板其芯材中不添加任何纖維及纖維氈類物質，芯材為純S12氣凝膠和吸氣劑組成的塊體，為了防止制作真空隔熱板抽真空時S12氣凝膠被抽出，所述真空隔熱板還包括包裹芯材的具有特定結構的過濾袋。所述真空隔熱板由于具有芯材為純S12氣凝膠，其常溫導熱系數可低至0.0008w/(m.k)。
[0012]所述塊體中還含有粘結劑。
[0013]優選地，所述粘結劑的質量為S12氣凝膠質量的O?10%，如是S12氣凝膠質量的2%、3%、4%、5%、6%、7% 或 9% 等。
[0014]優選地，所述塊體由S12氣凝膠粉體、粘結劑和吸氣劑壓制而成。
[0015]優選地，所述壓制的壓強為1 ?50MPa，如 12MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa或48MPa等。所述壓制在壓機上進行，所述壓強為塊體單位面積上承受的力。
[0016]優選地，所述塊體的厚度為5?I Omm，如6mm、7mm、8mm、9mm或9.5mm等。
[0017]所述Si02氣凝膠粉體的粒徑為0.05?5mm，如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm、3mm、4mm或4.5mm等。所述Si02氣凝膠基本粒子的平均直徑為納米級別，但是易團聚，造成顆粒度增大。團聚之前S12氣凝膠粉體的粒徑是0.05?12μπι，密度為40?280kg/m3。
[0018]優選地，所述3;102氣凝膠粉體的孔隙直徑小于5011111，如4511111、4011111、3511111、3011111、25nm、20nm、15nm、1nm 或 5歷等。
[0019]優選地，所述S12氣凝膠粉體的氣孔率大于90%，如91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98% 或 99% 等。
[0020]所述吸氣劑用于吸收真空隔熱板中的氣體。所述真空隔熱板中的氣體包括空氣和S12氣凝膠釋放出的氣體。優選地，所述吸氣劑為吸附水分、O2、N2、CO2及其它小分子氣體的吸氣劑的組合。
[0021]優選地，每平方米芯材加入四個單位的吸氣劑，所述一個單位的吸氣劑是指由吸氣劑組成的厚度小于5mm，如I mm、2mm、3mm或4mm等，直徑為8?I Omm，如8mm、9mm或I Omm等的圓柱。
[0022]所述過濾袋為纖維材質，所述過濾袋的孔隙率大于70%，孔徑為0.2?85μπι，所述過濾袋可為無紡布袋和/或牛皮紙袋，盡管無紡布孔徑較氣凝膠粒徑大，但由于無紡布具有三維曲折微孔結構，使其表現出良好的過濾效率，在抽真空速度適當的情況下，可以過濾粒徑比其孔徑小很多的顆粒。
[0023]優選地，所述無紡布袋包括2?5層無紡布，如2層、3層、4層或5層等。
[0024]優選地，每層無紡布的厚度不大于40口111，如354111、3(^111、254111、2(^111、154111、1(^111、54111或Iym等。
[0025 ]優選地，所述無紡布由靜電紡絲與紡粘、靜電紡絲與熔噴、靜電紡絲與濕法、紡粘、熔噴或濕法工藝中的任意一種制備得到。
[0026]所述阻氣隔膜袋包括兩個袋面，一個袋面為多層聚酯隔膜的復合膜，另一個袋面為鋁箔和聚酯隔膜的復合膜。這樣既實現了對氣體最佳的阻擋又不至由于鋁的引入增大熱橋。所述多層是指至少為I層。所述鋁箔和聚酯隔膜的復合膜中鋁箔的層數可大于一層。
[0027]優選地，所述阻氣隔膜袋任一袋面的厚度為0.05?Imm，如0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm或0.9mm等。阻氣隔膜過厚，對真空隔熱板的導熱系數影響大。
[0028]優選地，所述真空隔熱板內的真空度為-0.1MPa，此時的隔熱效果最佳。
[0029]本發明的目的之二在于提供一種如上所述的真空隔熱板的制作方法，所述制作方法包括如下步驟:
[0030](I)將S12氣凝膠粉體和吸氣劑制成預設尺寸的塊體，作為芯材；
[0031](2)將芯材裝入孔隙率大于70%，孔徑為0.2?85μπι的纖維材質的過濾袋中，密封；
[0032](3)將裝入芯材的過濾袋裝入阻氣隔膜袋中，抽真空并密封得到真空隔熱板。
[0033]所述真空隔熱板的制作方法，以純S12氣凝膠和吸氣劑組成的塊體作為芯材，不添加其它任何纖維及纖維氈類物質，并用過濾袋包裹芯材，最終將過濾袋包裹的芯材裝入阻氣隔膜袋中并對其內部抽真空密封而成。
[0034]步驟(I)所述S12氣凝膠粉體和吸氣劑經壓制得到塊體。所述壓制在壓機上進行。
[0035]優選地，所述壓制的壓強為1 ?50MPa，如 12MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa或48MPa等，所述壓強為塊體單位面積上承受的力。
[0036 ] 優選地，步驟(I)所述塊體的厚度為5?I Omm，如6mm、7mm、8mm、9mm或9.5mm等。
[0037]優選地，步驟(I)所述塊體中還含有粘結劑，所述粘結劑的質量為S12氣凝膠質量的0?10%，如0%、1%、2%、3%、4%、5%、7%或9%等。
[0038]優選地，步驟(I)所述的Si02氣凝膠粉體的粒徑為0.05?5mm，如0.lmm、0.2mm、
0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm、3mm、4mm或 4.5mm 等。
[0039]優選地，步驟(I)所述Si02氣凝膠粉體的孔隙直徑小于50nm，如45nm、40nm、35nm、30nm、25nm、20nm、15nm、1nm 或 5歷等。
[0040]優選地，步驟(I)所述S12氣凝膠粉體的氣孔率大于90%，如91%、92