一種非真空型多層柔性絕熱被及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非真空型多層柔性絕熱被及其制備方法，包括絕熱層、包覆于絕熱層外部的密閉層；絕熱層由反射層和間隔物交替鋪設；密閉層為雙面襯布，雙面襯布的外側涂有防水膠。其中，反射層為雙面鍍鋁滌綸薄膜；間隔物包括低溫絕熱紙和氣凝膠。本發(fā)明通過多層絕熱結構的配置方式，在非真空條件下，有效減少氣體對流、固體導熱及輻射傳熱，結構緊湊、制作簡單、絕熱性能佳，滿足-100℃～135℃的應用環(huán)境。
【專利說明】一種非真空型多層柔性絕熱被及其制備方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隔熱材料，尤其涉及一種非真空型多層柔性絕熱被及其制備方法 。
【背景技術】
[0002]為提供航天試驗所需的太空高低溫環(huán)境，隔熱性能優(yōu)異的多層隔熱材料成為設計試驗裝置中至關重要的一員。多層隔熱材料一般由多層反射層迭合而成，也可由多層反射層和間隔物迭合而成。目前高真空多層絕熱是航空航天和工業(yè)化儲存低溫液體的最有效的絕熱方式，被稱為超級絕熱。高真空多層絕熱中隔熱層、反射層以及真空度的選擇，材料的組合搭配以及層疊包扎都對多層絕熱被的綜合絕熱性能產(chǎn)生較大影響。
[0003]然而，對于機械結構變化、運動、溫場體積變化等場合，往往無法采用真空結構，這就需要我們研究非真空條件下多層隔熱材料的絕熱結構與性能。
[0004]經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮镃N201210169824.2的中國發(fā)明專利申請公開了低溫絕熱氣瓶夾層中絕熱材料的層疊結構及包扎方法，用于靜止結構的低溫絕熱性能的研究，此結構采用真空封結提高絕熱性能，無法考量用于變?nèi)莘e溫度場非真空條件下的絕熱最優(yōu)配置。
[0005]申請?zhí)枮镃N201110129437.1的中國發(fā)明專利申請公開了一種可吸附氫氣的高真空多層絕熱結構，其配置方式為反射屏與纖維間隔物層疊的間隔結構，但此多層絕熱結構并非用于運動場合，在對柔韌性要求較高機械結構變化、運動的場合，所述結構不能給出符合柔韌性及強度要求的驗證。
[0006]因此，本領域的技術人員致力于開發(fā)一種非真空型多層柔性絕熱被，在非真空的試驗條件下，兼具柔韌性、強度及良好隔熱性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種非真空型多層柔性絕熱被，滿足在非真空的試驗條件下，兼具柔韌性、強度及良好隔熱性能的需求。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種非真空型多層柔性絕熱被，其中，包括絕熱層，和包覆于絕熱層外部的密閉層；所述絕熱層由反射層和間隔物交替鋪設；所述密閉層為雙面襯布，所述雙面襯布的外側涂有防水膠。
[0009]進一步地，所述反射層為雙面鍍鋁滌綸薄膜；所述雙面鍍鋁滌綸薄膜的厚度為
0.002mm ~0.01mm。
[0010]進一步地，所述間隔物包括低溫絕熱紙和氣凝膠；所述低溫絕熱紙的厚度為
0.04mm~0.09mm ;所述氣凝膠的厚度為2mm~5mm。
[0011]優(yōu)選地，所述低溫絕熱紙以化學纖維為原料組成；所述低溫絕熱紙具有抗拉強度。
[0012]進一步地，所述氣凝膠的導熱系數(shù)隨溫度呈線性關系，所述氣凝膠的導熱系數(shù)隨溫度的降低而減小。[0013]進一步地，所述雙面鍍鋁滌綸薄膜至少為一層，所述低溫絕熱紙至少為一層，所述
氣凝膠為一層。
[0014]優(yōu)選地，所述雙面鍍鋁滌綸薄膜為40層，所述低溫絕熱紙為40層。
[0015]進一步地，所述氣凝膠設置于相鄰兩層雙面鍍鋁滌綸薄膜之間，所述氣凝膠位于所述絕緣被的空間低溫區(qū)。
[0016]進一步地，所述絕緣被的密閉層內(nèi)部填充干燥氬氣。
[0017]一種制備非真空型多層柔性絕熱被的方法，其中，包括如下工序:
[0018]a)選取制備絕熱層和密閉層的材料；
[0019]b)制備絕熱層；
[0020]c)將絕熱層置于干燥箱內(nèi)進行加熱烘干；
[0021]d)將絕熱層包覆于密閉層內(nèi)，將絕熱層和密閉層置于塑料袋內(nèi)，依次進行抽真空、填充氬氣和恢復常壓；
[0022]e)將密閉層進行縫合封閉處理；
[0023]f )在密閉層外部涂上防水膠。
[0024]進一步地，所述工序a)中，所述絕緣層包括反射層和間隔物；所述反射層為雙面鍍鋁滌綸薄膜；所述間隔物包括低溫絕熱紙和氣凝膠；所述密閉層為雙面襯布。
[0025]進一步地，所述工序b)中，所述低溫絕熱紙和氣凝膠進行清潔干燥處理；所述雙面鍍鋁滌綸薄膜經(jīng)過揉皺處理；所述低溫絕熱紙、所述氣凝膠和所述雙面鍍鋁滌綸薄膜裁剪的形狀大小相同。
[0026]所述絕熱層由所述雙面鍍鋁滌綸薄膜和所述間隔物交替鋪設；所述雙面鍍鋁滌綸薄膜至少為一層，所述低溫絕熱紙至少為一層，所述氣凝膠為一層。
[0027]所述氣凝膠設置于相鄰兩層雙面鍍鋁滌綸薄膜之間，所述氣凝膠位于所述絕緣被的低溫區(qū)。
[0028]優(yōu)選地，所述工序b )中，所述雙面鍍鋁滌綸薄膜為40層，所述低溫絕熱紙為40層。
[0029]進一步地，所述工序c)中，所述干燥箱的加熱溫度為110°C?120°C，用于烘干絕緣層內(nèi)部的水蒸汽。
[0030]由此可見，本發(fā)明具有如下技術效果:
[0031]1、本發(fā)明的絕熱層通過反射層和間隔物的交替鋪設，反射層為雙面鍍鋁滌綸薄膜、間隔物包括低溫絕熱紙和氣凝膠，在非真空條件下，可有效減少氣體對流、固體導熱及輻射傳熱。
[0032]2、本發(fā)明通過采用40層雙面鍍鋁滌綸薄膜交替鋪設40層低溫絕熱紙，并在空間低溫區(qū)將一層低溫絕熱紙?zhí)鎿Q為一層氣凝膠的層疊結構，一方面克服若層數(shù)疊合過少，隔熱層厚度不夠則隔熱效果達不到的缺陷，另一方面克服若層數(shù)疊合過多則層間壓緊，反而增強層間導熱亦達不到減少輻射傳熱的改良效果的缺陷；通過綜合層間輻射傳熱、固體導熱及對流傳熱所占比重，經(jīng)過反復試驗驗證，實現(xiàn)最大程度減小層間的縱向傳熱以及橫向傳熱從而達到本發(fā)明的最佳的保溫隔熱的目的。
[0033]3、本發(fā)明的反射層厚度為0.002?0.0lmm之間，間隔物厚度為0.04?0.09mm之
間，具有一定的抗拉強度，使絕熱層輕薄靈活同時兼具良好的柔韌性及強度，符合應用于具有機械運動、溫場體積變化的場合。[0034]4、本發(fā)明的絕熱層間采用干燥氬氣代替空氣，可大大減少氣體的導熱系數(shù)，又防止低溫環(huán)境下空氣內(nèi)水分凝結增加層間導熱，提高絕熱效果。
[0035]5、本發(fā)明的制作方法簡單易行，通過在絕熱結構尚未縫合前，將其放入塑料袋中進行抽真空、填充氬氣和恢復常壓的功效，氣體置換方法簡單可靠。
[0036]6、本發(fā)明的密閉層的內(nèi)外襯布在縫合后涂防水膠，可實現(xiàn)減少層流對流傳熱和防水氣滲入增強漏熱的雙重目的。
[0037]以下將結合附圖對本發(fā)明的構思、具體結構及產(chǎn)生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是本發(fā)明的一個較佳實施例的非真空型多層柔性絕熱被的結構示意圖?！揪唧w實施方式】
[0039]圖1為本發(fā)明的一個較佳實施例的結構示意圖，可以看出，一種非真空型多層柔性絕熱被，包括絕熱層，和包覆于絕熱層外部的密閉層；絕熱層由反射層和間隔物交替鋪設而成。反射層為雙面鍍鋁滌綸薄膜I ;間隔物包括低溫絕熱紙2和氣凝膠3。雙面鍍鋁滌綸薄膜I至少為一層，低溫絕熱紙2至少為一層，氣凝膠3為一層。絕熱層由雙面鍍鋁滌綸薄膜I和低溫絕熱紙2交替鋪設，且位于空間低溫區(qū)的一層低溫絕熱紙2由一層氣凝膠3替代而成。可選地，氣凝膠3可替換為超細玻璃紙。
[0040]本實施例的絕熱層通過雙面鍍鋁滌綸薄膜I和低溫絕熱紙2 (或氣凝膠3)的交替鋪設，在非真空條件下，可有效減少氣體對流、固體導熱及輻射傳熱。此外，雙面鍍鋁滌綸薄膜I在保證無破損的情況下進行一定程度的揉皺，通過減少層間接觸可進一步減少層間導熱，提高該絕熱層的絕熱效果。
[0041]通過 申請人:綜合層間輻射傳熱、固體導熱及對流傳熱所占比重等因素，優(yōu)選雙面鍍鋁滌綸薄膜I為40層，所述低溫絕熱紙2為40層。通過采用40層雙面鍍鋁滌綸薄膜I交替鋪設40層低溫絕熱紙2，并在空間低溫區(qū)將一層低溫絕熱紙2替換為一層氣凝膠3的層疊結構，一方面克服若層數(shù)疊合過少，隔熱層厚度不夠則隔熱效果達不到的缺陷，另一方面克服若層數(shù)疊合過多則層間壓緊，反而增強層間導熱亦達不到減少輻射傳熱的改良效果的缺陷；實現(xiàn)最大程度減小層間的縱向傳熱以及橫向傳熱從而達到本實施例的最佳的保溫隔熱的目的。
[0042]另外， 申請人:還通過研究了絕熱層在不同厚度、不同間隔物、間隔物與反射屏的優(yōu)化組合問題，得出應用環(huán)境下具有最佳綜合隔熱能力、優(yōu)異的柔韌性能和強度的配置方式。具體為:雙面鍍鋁滌綸薄膜I的厚度為0.002mm?0.0lmm,發(fā)射率為0.2。低溫絕熱紙2為P型低溫絕熱紙，以化學纖維為原料組成；厚度為0.04mm?0.09mm ;在常溫常壓下的導熱性系數(shù)為0.056W/ (m.K)，抗拉強度(縱)大于等于0.06kN/m。氣凝膠3的厚度為2mm?5mm,導熱系數(shù)隨溫度呈線性關系，常溫常壓下為0.015W/ (m.K)，隨溫度降低而減小。優(yōu)選地，雙面鍍鋁滌綸薄膜I的厚度為0.0035mm，低溫絕熱紙2的厚度為0.06mm，氣凝膠3的厚度為3mm。由此，保證了本實施例的多層絕熱層在輕薄靈活的同時兼具良好的柔韌性及強度，符合應用于具有機械運動、溫場體積變化的場合。[0043]本實施例的密閉層為雙面襯布4，該襯布為高支數(shù)玻璃纖維布，柔性好，耐高低溫。雙面襯布4的外側涂有防水膠，可實現(xiàn)減少層流對流傳熱和防水氣滲入增強漏熱的雙重目的。此外，密閉層內(nèi)部填充干燥氬氣，通過采用干燥氬氣代替空氣，可大大減少氣體的導熱系數(shù)，又防止低溫環(huán)境下空氣內(nèi)水分凝結增加層間導熱，提高絕熱效果。
[0044]本實施例的非真空型多層柔性絕熱被的制作方法包括如下工序:
[0045]a)選取制備絕熱層和密閉層的材料；
[0046]b)制備絕熱層；
[0047]c)將絕熱層置于干燥箱內(nèi)進行加熱烘干；
[0048]d)將絕熱層包覆于密閉層內(nèi)，將絕熱層和密閉層置于塑料袋內(nèi)，依次進行抽真空、填充氬氣和恢復常壓；
[0049]e)將密閉層進行縫合封閉處理；
[0050]f )在密閉層外部涂上防水膠。
[0051]在工序a)中，絕緣層包括反射層和間隔物；反射層為雙面鍍鋁滌綸薄膜I ;間隔物包括低溫絕熱紙2和氣凝膠3 ;密閉層為雙面襯布4。
[0052]具體地，雙面鍍鋁滌綸薄膜I的厚度為0.002mm?0.0lmm,發(fā)射率為0.2。低溫絕熱紙2為P型低溫絕熱紙，以化學纖維為原料組成；厚度為0.04mm?0.09mm ;在常溫常壓下的導熱性系數(shù)為0.056ff/(m.K)，抗拉強度(縱)大于等于0.06kN/m。氣凝膠3的厚度為2mm?5mm，導熱系數(shù)隨溫度呈線性關系，常溫常壓下為0.015W/ (m-K),隨溫度降低而減小。密閉層為雙面襯布，該襯布為高支數(shù)玻璃纖維布。
[0053]在工序b)中，低溫絕熱紙2和氣凝膠3進行清潔干燥處理；雙面鍍鋁滌綸薄膜I經(jīng)過揉皺處理；雙面鍍鋁滌綸薄膜1、低溫絕熱紙2和氣凝膠3裁剪的形狀大小相同。
[0054]絕熱層由雙面鍍鋁滌綸薄膜I和間隔物交替鋪設；雙面鍍鋁滌綸薄膜I至少為一層，低溫絕熱紙2至少為一層，氣凝膠3為一層。
[0055]氣凝膠3設置于相鄰兩層雙面鍍鋁滌綸薄膜I之間，氣凝膠3位于絕緣被的低溫區(qū)。
[0056]優(yōu)選地，工序b)中，雙面鍍鋁滌綸薄膜I為40層，低溫絕熱紙2為40層。絕熱層由雙面鍍鋁滌綸薄膜I和低溫絕熱紙2交替鋪設，且位于空間低溫區(qū)的一層低溫絕熱紙2由一層氣凝膠3替代而成?？蛇x地，氣凝膠3可替換為超細玻璃紙。
[0057]在工序c)中，干燥箱的加熱溫度為110°C?120°C，用于烘干絕緣層內(nèi)部的水蒸氣。
[0058]本實施例的非真空型多層柔性絕熱被及其制備方法，通過采用雙面鍍鋁滌綸薄膜I交替鋪設低溫絕熱紙2，并在空間低溫區(qū)將一層低溫絕熱紙2替換為一層氣凝膠3的層疊結構，在非真空條件下，有效減少氣體對流、固體導熱及輻射傳熱。通過控制選取雙面鍍鋁滌綸薄膜1、低溫絕熱紙2的厚度和抗拉伸強度，使絕熱層輕薄靈活同時兼具良好的柔韌性及強度。通過在絕熱層間采用干燥氬氣代替空氣，降低氣體導熱系數(shù)并防止水蒸汽凝結增加層間導熱。通過在密閉層的內(nèi)外襯布在縫合后涂防水膠，可實現(xiàn)減少層流對流傳熱和防水氣滲入增強漏熱的雙重目的。本實施例的非真空型多層柔性絕熱被通過多層絕熱結構的配置方式，結構緊湊、制作簡單、絕熱性能佳，滿足-10(TC?135°C的應用環(huán)境。
[0059]以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術領域】中技術人員依本發(fā)明的構思在現(xiàn)有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，包括絕熱層、包覆于絕熱層外部的密閉層；所述絕熱層由反射層和間隔物交替鋪設；所述密閉層為雙面襯布，所述雙面襯布的外側涂有防水膠。
2.根據(jù)權利要求1所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述反射層為雙面鍍鋁滌綸薄膜；所述雙面鍍鋁滌綸薄膜的厚度為0.002mm?0.01mm。
3.根據(jù)權利要求2所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述間隔物包括低溫絕熱紙和氣凝膠；所述低溫絕熱紙的厚度為0.04mm?0.09mm ;所述氣凝膠的厚度為2mm ?5mm0
4.根據(jù)權利要求3所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述雙面鍍鋁滌綸薄膜至少為一層，所述低溫絕熱紙至少為一層，所述氣凝膠為一層。
5.根據(jù)權利要求4所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述雙面鍍鋁滌綸薄膜為40層，所述低溫絕熱紙為40層。
6.根據(jù)權利要求4所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述氣凝膠設置于相鄰兩層所述雙面鍍鋁滌綸薄膜之間，所述氣凝膠位于所述絕緣被的空間低溫區(qū)。
7.根據(jù)權利要求1所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述絕緣被的所述密閉層的內(nèi)部填充干燥氬氣。
8.一種根據(jù)權利要求1?7中任一項所述的非真空型多層柔性絕熱被的制備方法，其特征在于，包括如下工序: a)選取制備所述絕熱層和所述密閉層的材料； b)制備所述絕熱層； c)將所述絕熱層置于干燥箱內(nèi)進行加熱烘干； d)將所述絕熱層包覆于所述密閉層內(nèi)，將所述絕熱層和所述密閉層置于塑料袋內(nèi)，依次進行抽真空、填充氬氣和恢復常壓； e)將所述密閉層進行縫合封閉處理； f)在所述密閉層外部涂上防水膠。
9.根據(jù)權利要求8所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述工序b)中，所述低溫絕熱紙和所述氣凝膠進行清潔干燥處理；所述雙面鍍鋁滌綸薄膜經(jīng)過揉皺處理；所述低溫絕熱紙、所述氣凝膠和所述雙面鍍鋁滌綸薄膜裁剪的形狀大小相同。 所述絕熱層由所述雙面鍍鋁滌綸薄膜和所述間隔物交替鋪設；所述雙面鍍鋁滌綸薄膜至少為一層，所述低溫絕熱紙至少為一層，所述氣凝膠為一層。 所述氣凝膠設置于相鄰兩層雙面鍍鋁滌綸薄膜之間，所述氣凝膠位于所述絕緣被的空間低溫區(qū)。
10.根據(jù)權利要求8所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述工序b)中，所述干燥箱的加熱溫度為110°C?120°c，用于烘干所述絕緣層的內(nèi)部的水蒸汽。
【文檔編號】F16L59/08GK103527901SQ201310530391
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權日:2013年10月31日
【發(fā)明者】徐烈, 黃永華, 楊偲嬋, 吳靜怡, 許煜雄, 承磊 申請人:上海交通大學