專利名稱：一種高強度、阻燃真空絕熱板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保溫絕熱材料，尤其涉及一種高強度的真空絕熱板及 其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的真空絕熱板(VIP板)現(xiàn)有的真空絕熱板通常是在多層外殼袋中設(shè)置絕熱芯材，將多層外殼袋抽為真空，并在多層外殼袋中設(shè)置氣體吸 附劑，提高多層外殼袋中真空度，與非真空絕熱板絕熱效果相同的情況下， 可顯著減小絕熱層的厚度。如中國實用新型專利200420053407.2公開了一種真空絕熱板，包括外 殼和設(shè)置在真空外殼中的絕熱芯材，所述芯材包括二氧化硅氣凝膠和玻璃 纖維，所述玻璃纖維交織于二氧化硅氣凝膠之間，所述芯材的表面設(shè)置有 紅外反射層。所述外殼為層疊袋或硬質(zhì)金屬或玻璃板。200610122871.6以酚醛為芯材的真空絕熱板及其制備方法，涉及一種 VIP板，提供一種芯材價格較低，阻燃性好的以發(fā)泡酚醛為芯材的VIP板 及制備方法。其組成為在酚醛芯材板的短邊設(shè)有槽孔，槽孔內(nèi)放吸氣劑， 在酚醛芯材板外設(shè)阻隔袋。制備時將苯酚、曱醛水溶液和氫氧化鈉加入反 應(yīng)器中升溫，加熱至沸騰，冷卻后加曱酸中和，減壓脫去水及未反應(yīng)的醛 和酚后出料，發(fā)泡，刷去芯材浮塵，在酚醛芯材板短邊設(shè)放置吸氣劑的槽 孔并放入吸氣劑，將酚醛置于真空室中排氣加溫，記下時間，保溫處理后 冷卻，當真空室溫度降到80。C以下時，打開真空室取出酚醛芯材，裝入包 裝袋并放進真空室排氣，調(diào)好氣缸壓力、加熱溫度和封口時間，進行封口， 放入大氣，取出VIP板。但現(xiàn)有技術(shù)中，真空絕熱板普遍強度不高，抗沖擊性差，耐高溫及阻 燃性能不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種高強度、耐高溫的真空絕熱板。
一種高強度、阻燃真空絕熱板，包括芯材和包裹在芯材外部的密封薄 膜，所述的芯材包括中間層，中間層的上、下方分別疊置有絕熱材料層， 所述的中間層為鋁箔，中間層上、下方的絕熱材料層朝向中間層的一側(cè)為 波紋面，波紋面的波紋凹陷內(nèi)填充有二氧化硅氣凝膠和吸氣劑，絕熱材料 層背向中間層的一側(cè)為平面，該平面粘附有反射層。
所述的二氧化硅氣凝膠優(yōu)選疏水型二氧化硅氣凝膠，吸氣劑為鋇一鋰
吸氣劑。二氧化硅氣凝膠和吸氣劑的重量比為100: 1~25。
所述的反射層材料可采用鋁箔，用于粘接絕熱材料層與反射層的膠粘 劑選自聚乙烯醇縮醛膠粘劑，聚氨酯膠粘劑，有機硅氧烷偶聯(lián)劑或聚酰亞 胺膠粘劑等。
所述的密封薄膜為聚酰亞胺膜、聚有機硅樹脂膜、聚不飽合酯膜、聚 乙烯膜、聚四氟乙烯膜、聚氟乙烯膜或聚丙烯膜等，密封薄膜厚度為 10 100pm。密封薄膜僅將芯材的側(cè)面包裹密封，芯材的上、下兩面由于 粘附有反射層且并不透氣，所以并不需要包裹在密封薄膜內(nèi)。由于抽真空 的需要，可在任意一側(cè)的密封薄膜上開一直徑在2~5mm的小孔，小孔中 填充有粘彈性的橡膠或聚氨酯等，抽真空時，由通氣針穿過粘彈性的橡膠 或聚氨酯將真空絕熱4反內(nèi)部空腔和外部真空室或真空泵連通。
所述的中間層上、下方的絕熱材料層在疊置時其波紋方向互不平行， 優(yōu)選相互垂直，以達到更高的強度。
所述的絕熱材料層的材料為酚醛泡沫塑料、聚脲醛泡沫塑料、聚苯乙 烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚烯烴泡沫塑料或聚氯乙烯泡沫塑料，優(yōu) 選酚醛泡沫塑料，酚醛泡沫塑料具體可選用酚醛聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛 膨脹珍珠巖復(fù)合泡沫塑料、酚醛泡沫玻璃復(fù)合泡沫塑料或纖維增強酚醛泡 沫塑料。絕熱材料層的厚度(包括波紋部分)為3 12mm，其中波紋凹陷 的深度為2~8mm。
所述的中間層的鋁箔可以為纖維紙雙面鋁膜或塑料雙面鋁膜，厚度為 1 10pm,中間層開有若干小孔，孔徑為l~3mm,以便抽真空時維持空氣 的流通，小孔的分布密度為0.1~0.5個/cm2。
本發(fā)明真空絕熱板含有波紋狀的芯材的外表面為平面，可以大大提高其結(jié)構(gòu)的力學(xué)抗沖擊性能，并使熱量通過波紋狀凸起壁面?zhèn)鲗?dǎo)，既減小了 熱傳導(dǎo)面積，又起到了支持完整骨架的作用。兩層含有波紋狀的芯材的放 置方式為條紋垂直相對放置，從而使得接觸兩層板材與中間鋁箔層為點或 線接觸，從而減小了熱傳導(dǎo)面積。在芯材四周包裹密封薄膜,這樣可以大 大減小邊緣引起的熱橋。在兩層含有波紋的絕熱材料層的外表面覆蓋有反 射層，從而有效的降低了紅外輻射熱傳導(dǎo)，提高了絕熱性能。在波紋狀空 腔中填入適量的氣凝膠可以降低導(dǎo)熱系數(shù)。由于在密封薄膜有一粘彈性的 密封孔，在使用一段時期后，隔熱性能會下降，可以用針孔重新穿入抽氣， 以保持良好的性能，延長使用壽命。所述的絕熱材料層的材料為酚醛泡沫塑料，酚醛泡沫塑料由如下重量比的原料混合后發(fā)泡制成曱階酚醛樹脂 100乙二醇 2~3 珪油 1~3尿素 5~10無機填料 0~30水 30~60發(fā)泡劑 6 10固化劑 20~30所述的無機填料為發(fā)泡粘土或高嶺土；所述的發(fā)泡劑重量比組成為石油醚與正戊烷2~4 : 2;所述的固化劑重量比組成為笨璜酸與磷酸l : 2~3。本發(fā)明所述的真空絕熱板的制備方法，其中絕熱材料層的材料優(yōu)選酚 醛泡沫，制備方法如下(1)按重量比將曱階酚醛樹脂、乙二醇、DC-193硅油、尿素、無機 填料、水和發(fā)泡劑混合后，加入固化劑，攪拌均勻并倒入模具，放入溫度 為80。C的烘箱發(fā)泡，至泡體固定后取出，得到酚醛泡沫即絕熱材料層材料 并切割成一側(cè)為波紋面另 一側(cè)為平面的形狀；(2) 將中間層材料切割成所需尺寸，開一定量的小孔，小孔孔徑為 l~3mm,小孔的分布密度為0.1~0.5個/cm2 ;(3) 將切割好的兩塊酚醛泡沫與中間層疊置在一起，上、下兩塊酚酪泡沫的波紋方向垂直，并在其波紋凹陷內(nèi)》文入二氧化硅氣凝膠和吸氣劑，得到芯材；(4)用密封薄膜將芯材四周包裹密封，在密封薄膜一側(cè)開一小孔， 小孔直徑在2~5mm，再在小孔中填滿粘彈性的密封膠密封； (5 )將反射層材料清洗干凈，在其一側(cè)涂粘合劑；(6) 將涂粘合劑后的反射層材料壓合到邊緣密封好的芯材的上、下 表面，在180。C熱壓合，將芯材的上、下表面完全密封；(7) 將封閉好的芯材在真空熱處理爐中抽真空，并加熱，絕對真空 度控制在5 10Pa，升溫速度控制在5~15°C/min，最高溫度為160~320°C。 當溫度達到最高溫度后，保溫至真空熱處理爐的真空室的真空度為5Pa， 保溫時間0.5 2h,冷卻得到真空絕熱板。在制備本酚醛泡沫時，尿素改性劑的加入可以提高酚醛泡沫的韌性， 有利于提高真空絕熱板的力學(xué)性能。酚醛泡沫的密度應(yīng)控制在60~105 kg/m3，密度太小不能承受大氣壓而被壓塌，密度太大，則勢必會增大導(dǎo) 熱系數(shù)，增加真空絕熱板的重量，同時也會提高生產(chǎn)成本。酚醛泡沫的孔徑越小越好，這樣可以減小導(dǎo)熱系數(shù)；酚醛芯材要有一 定的韌性，不能;UHo不能掉渣。本發(fā)明的真空絕熱板與現(xiàn)有的真空絕熱板相比結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有更好的抗 沖擊性。阻燃性強，耐中高溫性能良好，可以長期耐-180。C 250。C，使用壽命長，可以重復(fù)抽氣使用。


圖1為本發(fā)明真空絕熱板部件分解示意圖； 圖2為本發(fā)明真空絕熱板立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參見附圖,本發(fā)明高強度、阻燃真空絕熱板，包括芯材和包裹在芯材外 部的密封薄膜，芯材包括中間層2，中間層2的上、下方分別疊置有絕熱 材料層la和絕熱材料層lb,所述的中間層2為纖維紙雙面鋁膜，絕熱材 料層la和絕熱材料層lb朝向中間層2的一側(cè)為波紋面，波紋面的波紋凹 陷內(nèi)填充有二氧化硅氣凝膠和吸氣劑，絕熱材料層la和絕熱材料層lb背向中間層2的一側(cè)為平面，該平面粘附有反射層，例如絕熱材料層l的平 面?zhèn)日掣接蟹瓷鋵?。密封薄膜41、密封薄膜42、密封薄膜43和密封薄膜44將芯材的側(cè) 面包裹密封，密封薄膜41上開一小孔6,小孔6中填充有粘彈性的聚氨面旨， 絕熱材料層la和絕熱材料層lb的波紋方相互垂直，以達到更高的強度， 中間層2上開有若干小孔。真空絕熱板制備l將曱階酚醛樹脂粉末100g和發(fā)泡粘土 20g混合均勻，再加入乙二醇 2.5g、 DC-193硅油2g和發(fā)泡劑9g混合后加入水50g和尿素6g,最后加 入固化劑26g，攪拌均勻并倒入模具，放入溫度為8(TC的烘箱發(fā)泡，至泡體固化后取出，得到酚醛泡沫。發(fā)泡劑重量比組成為石油醚正戊烷=2 : 1;固化劑重量比組成為苯磺酸磷酸=1 : 2;采用波紋狀不透鋼刀片和平直形刀片裁切酚醛泡沫，得到所需的形 狀， 一側(cè)為波紋面另一側(cè)為平面。波紋厚度芯材總厚度=2 : 3，芯材總厚度為3mm，將泡沫切割成好 后刷去酚醛泡沫表面的浮塵；取纖維紙雙面鋁膜作為中間層2，厚度為5pm,在其中開一定量的小 孔，孔徑為2mm,孔的分布密度為0.5個/cm2，切割成所需尺寸。將切割好的酚醛泡沫與中間層疊加在一起，上、下兩塊酚醛泡沫波紋 方向垂直，并在其波紋空腔內(nèi)放入二氧化硅氣凝膠和吸氣劑，吸氣劑采用 鋇一鋰吸氣劑，得到芯材。用厚度為50拜的聚酰亞胺薄膜將芯材四周包裹密封，聚酰亞胺薄膜 上開一小孔，小孔直徑為3mm,再在小孔中填滿粘彈性的耐高溫有機硅 密封膠密封。取兩塊熱反射金屬鋁箔清洗千凈，在其一側(cè)覆蓋一層氣體屏蔽性的聚 酰亞胺粘合劑，分別粘合到芯材的上、下兩面(即酚醛泡沫的平面一側(cè)) 在180。C熱壓合得到封裝好的板體，熱反射金屬鋁箔3的厚度為15pm, 聚酰亞胺粘合劑層厚度為200^im。用針頭穿入小孔，將封裝好的板體置于真空熱處理爐中抽真空，并加溫，真空度控制在5~10Pa，升溫速度控制在10°C/min,最高溫度為320 °C。當溫度達到最高溫度后，保溫至真空室真空度為lPa，處理完后，拔 出針頭，待其冷卻，取出得到真空絕熱板成品。真空絕熱板制備2按照真空絕熱板制備過程1的流程制備真空絕熱板，區(qū)別在于酚醛泡 沫的制備為將曱階酚醛樹脂粉末100g和高嶺土 20g混合均勻，再加入乙二醇2g、 DC-193硅油1.5g和發(fā)泡劑8g混合后加入水40g和尿素9g,最后加入固 化劑20g，攪拌均勻并倒入模具，放入溫度為8(TC的烘箱發(fā)泡，至泡體固化后取出，得到酚醛泡沫。發(fā)泡劑重量比組成為石油醚正戊烷=3 : 1; 固化劑重量比組成為M酸璘酸=1 : 1.5。
權(quán)利要求
1、一種高強度、阻燃真空絕熱板，包括芯材和包裹在芯材外部的密封薄膜，所述的芯材包括中間層，中間層的上、下方分別疊置有絕熱材料層，所述的中間層為鋁箔，中間層上、下方的絕熱材料層朝向中間層的一側(cè)為波紋面，波紋面的波紋凹陷內(nèi)填充有二氧化硅氣凝膠和吸氣劑，絕熱材料層背向中間層的一側(cè)為平面，該平面粘附有反射層。
2、 如權(quán)利要求1所述的高強度、阻燃真空絕熱板，其特征在于所 述的反射層材料為鋁箔。
3、 如權(quán)利要求1所述的高強度、阻燃真空絕熱板，其特征在于所 述的密封薄膜為聚酰亞胺膜、聚有機硅樹脂膜、聚不飽合酯膜、聚乙烯膜、 聚四氟乙烯膜、聚氟乙烯膜或聚丙烯膜，密封薄膜厚度為10 100jim。
4、 如權(quán)利要求1所述的高強度、阻燃真空絕熱板，其特征在于所 述的中間層上方的絕熱材料層的波紋方向與中間層下方的絕熱材料層的 波紋方向相互垂直。
5、 如權(quán)利要求1所述的高強度、阻燃真空絕熱板，其特征在于所 述的絕熱材料層的材料為酚醛泡沫塑料、聚脲醛泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫 塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚烯烴泡沫塑料或聚氯乙烯泡沫塑料。
6、 如權(quán)利要求1所述的高強度、阻燃真空絕熱板，其特征在于所 述的中間層開有若千小孔，小孔孔徑為l~3mm，小孔的分布密度為0.1-0.5 個/cm2。
7、 如權(quán)利要求5所述的高強度、阻燃真空絕熱板，其特征在于所 述的絕熱材料層的材料為酚醛泡沫塑料，酚醛泡沫塑料由如下重量比的原 料混合后發(fā)泡制成曱階酚醛樹脂100乙二醇2~3珪油1~3尿素5~10無機填料0 30水30~60發(fā)泡劑6~10固化劑 20~30 所述的無機填料為發(fā)泡粘土或高嶺土； 所述的發(fā)泡劑重量比組成為石油醚與正戊烷2~4 : 2; 所述的固化劑重量比組成為笨晴酸與磷酸1 : 2~3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強度、阻燃真空絕熱板，包括芯材和包裹在芯材外部的密封薄膜，所述的芯材包括中間層，中間層的上、下方分別疊置有絕熱材料層，中間層上、下方的絕熱材料層朝向中間層的一側(cè)為波紋面，波紋面的波紋凹陷內(nèi)填充有二氧化硅氣凝膠和吸氣劑，絕熱材料層背向中間層的一側(cè)為平面，該平面粘附有反射層。本發(fā)明的真空絕熱板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有較好的抗沖擊性。阻燃性強，耐中高溫性能良好，使用壽命長，可以重復(fù)抽氣使用。
文檔編號F16L59/065GK101251222SQ20081006120
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日
發(fā)明者楊學(xué)華, 金承黎 申請人:紹興納諾氣凝膠新材料研發(fā)中心有限公司;浙江中聯(lián)建設(shè)集團有限公司;王榮海