CN101791881A - 用于防水隔热面料的防水隔热夹层 - Google Patents
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Abstract
用于防水隔热面料的防水隔热夹层，它涉及一种防水隔热夹层。本发明解决了现有防水隔热面料的透气性差，保温能力差的问题。本发明防水隔热夹层从内至外由疏水性气凝胶粉体填料和聚四氟乙烯密封外层组成，疏水性气凝胶粉体填料均匀铺展于聚四氟乙烯密封外层中，控制防水隔热夹层的厚度为0.5～30mm。防水隔热夹层的导热系数为0.025～0.05W/m·K，具有很好的保温隔热效果；作为外层的聚四氟乙烯有好的防水功能；聚四氟乙烯微孔结构和气凝胶粉体的可流动性，使得防水隔热夹层具有良好的透气性。与现有的保温防水材料相比，在达到相同的保温效果的同时，本发明防水隔热夹层厚度小，质量轻，质地柔软，应用方便，应用领域广。
Description
技术领域
本发明涉及一种防水隔热夹层。
背景技术
随着越来越多新型材料的发明和应用，人们的生活质量得到了很大程度的提高；同时，开发出更多民用化、实用性的材料也成为了我们不断追求的目标。特别在，发明新型的防水保暖面料方面，很多人都提出了方案。从目前来看，所提出的方案可以归纳成以下几种。
在防水面料方面：1、防水布料方案，目前市场上销售的防水衣，多数采用涤纶面料制作，涤纶面料本身含化纤成分，穿戴时间久后还会老化变硬，经常与皮肤摩擦容易造成过敏。
2、涂层方案，专利CN2191878公开了一种无放射性夜光防水面料的方案，该专利中采用防水涂料对布料表面进行涂层的。这种防水涂层的方案往往会出现涂层易老化、开裂的问题。
3、加置塑料防水层方案，专利CN101487191A公布了一种由织物面料层及塑料层组成防水面料的方案，该方案解决了面料防水的问题，但是由于采用塑料夹层，所以不能透气，穿着起来会有闷热感。
在保温面料方面：1、复合型保温布料方案，专利CN2385875Y公布了一种纯棉保温面料的方案。在该专利中，采用表里层是棉纱，其里侧都是中空棉、涤纶纤维混合层，最中间一层是成微孔状的薄膜层。该方案制作的保温面料能够一定程度上抵抗外界冷空气的侵入，同时保证透气，但是由于材料的限制，该保温面料的保温能力有限，而且完全不具备防水能力。
2、加置保温夹层方案，专利CN1875060A公开了一种采用气凝胶颗粒和聚四氟乙烯粘合剂复合制作保温夹层，并且在其外部包裹薄膜的方案。该复合体实现了防水隔热的功能，但是由于气凝胶与水性PTFE分散体复合，使得该材料的可塑性有限，透气性差，采用这种面料制作的衣物穿戴起来感觉不够舒适。而且由于是气凝胶含量不多，保温能力也不够理想。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有防水隔热面料的透气性差，保温能力差的问题，本发明提供了一种用于防水隔热面料的防水隔热夹层。
本发明用于防水隔热面料的防水隔热夹层从内至外由疏水性气凝胶粉体填料和聚四氟乙烯密封外层组成，疏水性气凝胶粉体填料均匀铺展于聚四氟乙烯密封外层中，控制防水隔热夹层的厚度为0.5mm～30mm。
本发明用于防水隔热面料的防水隔热夹层的聚四氟乙烯密封外层可以分隔成宽度为1～5cm的平行的条形区域。疏水性气凝胶粉体填料分别填充至每个平行的条形区域内，并均匀铺展。
本发明用于防水隔热面料的防水隔热夹层的聚四氟乙烯密封外层还可以分隔成网状，其中网眼的形状为三角形或者菱形，三角形或者菱形的边长控制在3～10cm。疏水性气凝胶粉体填料分别填充至每个网眼内，并均匀铺展。
本发明中防水透气密封外层利用黏合或者缝合的方式制备得到；聚四氟乙烯密封外层分隔方法可以利用热熔性胶黏剂（例如托马斯氟碳塑料高温胶（THO4096））沿分隔线将上下层黏合，也可以沿分隔线将上下层进行缝合等方式。
本发明中疏水性气凝胶粉体填料填充至聚四氟乙烯密封外层的填充方式可以直接从开口处灌入，或者采用注射器利用喷射的方式注入，再用胶黏剂将开口或者注射口黏合形成具有防水透气功能的聚四氟乙烯密封外层的防水隔热夹层。
本发明中气凝胶粉体填料是疏水性的。如果选用亲水性气凝胶，当亲水性气凝胶与极性物质，具体说与水蒸气或液态水相接触，它的孔型结构可能被削弱，削弱程度决定于作用的时间和材料的物理状态；在不利的情况下，亲水气凝胶甚至发生坍塌，作为内层填料的气凝胶粉体也可能会发生板结甚至断裂的现象。因此，考虑到面料的使用环境，水蒸气是避免不了的，因此选用疏水气凝胶，如果此面料制成衣物使用，为了避免酸雨等酸性环境的影响，因此能长期保持疏水，即使在稍有酸性的环境中仍能保持疏水的气凝胶是特别优选的，可考虑的气凝胶有：二氧化硅气凝胶、氧化锆气凝胶和氧化铝气凝胶中的一种、两种的混合物或者三种的混合物。
本发明的用于防水隔热面料的防水隔热夹层综合了聚四氟乙烯密封外层的防水透气功能和疏水性气凝胶粉体填料超强的保温隔热功能，使得防水隔热夹层同时具备质轻、保温效率高、耐候性强、防水透气等众多优点。
气凝胶的优点：（1） 目前热导率最低的物质，具有超强的保温隔热能力；（2）密度很小。
聚四氟乙烯优点：（1）具有优异的耐化学性；（2）耐高、低温的碳氟化学物，即使暴露在空气中也不会变质，可在-200~250℃范围内长期使用；（3）防水能力强，渗水压可达到100kPa，且表面具有微孔结构，可以充分透气。
本发明的用于防水隔热面料的防水隔热夹层的导热系数为0.025～0.05W/m·K，具有很好的保温隔热效果；作为外层的聚四氟乙烯的渗水压达到100kPa，具有很好的防水功能；另外，聚四氟乙烯的稳定性，使得本发明的防水隔热夹层可以在不同的环境下使用，应用于很多领域；同时聚四氟乙烯的微孔结构和疏水性气凝胶粉体填料的可流动性，使得防水隔热夹层具有良好的透气性。
与现有的保温防水材料相比，在达到相同的保温效果的同时，本发明的用于防水隔热面料的防水隔热夹层厚度小，质量轻，质地柔软，应用方便。
根据具体要求，可以在防水隔热夹层外部加设棉布、尼龙、帆布等布料作为外罩加强层，既保护了中间的防水隔热夹层增强了面料的力学性能，又能够实现防水隔热夹层与外部布料之间的灵活拆卸，适用于日常服装制作、军用民用高寒地带保温帐篷等领域。
附图说明
图1是具体实施方式一的用于防水隔热面料的防水隔热夹层的纵向剖面结构示意图；图2是具体实施方式十五的防水隔热面料的纵向剖面结构示意图；图3是具体实施方式十七步骤一得到的聚四氟乙烯密封袋的结构示意图；图4是具体实施方式十八步骤一得到的聚四氟乙烯密封袋的结构示意图；图5是具体实施方式十九步骤一得到的聚四氟乙烯密封袋的结构示意图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式用于防水隔热面料的防水隔热夹层从内至外由疏水性气凝胶粉体填料2和聚四氟乙烯密封外层1组成，疏水性气凝胶粉体填料2均匀铺展于聚四氟乙烯密封外层1中，控制防水隔热夹层的厚度为0.5mm～30mm。
本实施方式的防水隔热夹层的结构示意图如图1所示。
本实施方式防水隔热夹层由具有防水透气功能的聚四氟乙烯密封外层和疏松透气的疏水性气凝胶粉体构成。防水隔热夹层的导热系数为0.025～0.05W/m·K。
本实施方式的防水隔热夹层同时具备质轻、保温效率高、耐候性强、防水透气的优点。
本实施方式的聚四氟乙烯密封外层1使得防水隔热夹层可用于需要或要求具体水蒸气渗透性、或透气性的用途，例如“透气性”服装或鞋类。在一些户外服装之类的用途中，需要有透气性和液体水不渗透性。使用水蒸气渗透性聚合物的微孔薄膜或连续性聚合物膜可做到这一点。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是疏水性气凝胶粉体填料2为二氧化硅气凝胶、氧化锆气凝胶和氧化铝气凝胶中的一种、两种的混合物或者三种的混合物。其它参数与具体实施方式一相同。
本实施方式中当疏水性气凝胶粉体填料2为二氧化硅气凝胶、氧化锆气凝胶和氧化铝气凝胶中的两种的混合物或者三种的混合物时，混合比例为任意比。
本实施方式中考虑到防水透气夹层的使用环境，水蒸气是避免不了的，因此疏水气凝胶是优选的。为了避免酸雨等酸性环境的影响，因此能长期保持疏水，即使在稍有酸性的环境中仍能保持疏水的气凝胶是特别优选的，如二氧化硅气凝胶、三氧化二铁气凝胶或者氧化铝气凝胶。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是疏水性气凝胶粉体填料2的粒径为10μm～1mm。其它参数与具体实施方式一或二相同。
本实施方式中疏水性气凝胶粉体填料2的粒径大于防水透气密封外层1的微孔孔径，防止疏水性气凝胶粉体渗漏，提高使用舒适度，延长使用寿命。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是疏水性气凝胶粉体填料2的粒径为100μm～800μm。其它参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施一至四之一不同的是控制防水隔热夹层的厚度为2～10mm。其它参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是聚四氟乙烯密封外层1分隔成宽度为1~5cm的平行的条形区域。其它参数与具体实施方式一至五之一相同。
本实施方式适用于所需防水隔热夹层面积较大，为了防止疏水性气凝胶粉体填料2凝聚，导致铺展不均匀的问题出现，将聚四氟乙烯密封外层1分隔成条形区域，将疏水性气凝胶粉体填料2分别填充于各条形区域内，并均匀铺展。
本实施方式的防水隔热夹层更容易弯折，方便使用携带，采用纯疏水性气凝胶粉体制备隔热夹层，使保温隔热的效率大大增加，聚四氟乙烯薄膜具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、不粘附等优点，于是使该防水隔热夹层具备适用范围广、使用寿命长等优点。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是聚四氟乙烯密封外层1分隔成宽度为3cm的平行的条形区域。其它参数与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是聚四氟乙烯密封外层1分隔成网状，其中网眼的形状为三角形或者菱形，三角形或者菱形的边长控制在3～10cm。其它参数与具体实施方式一至五之一相同。
本实施方式适用于所需防水隔热夹层面积较大，需要折叠使用，为了防止疏水性气凝胶粉体填料2凝聚，导致铺展不均匀的问题出现，将防水透气密封外层1分隔成网状，将疏水性气凝胶粉体填料2分别填充于各条形区域内，并均匀铺展。
本实施方式的防水隔热夹层更容易弯折，方便使用携带，网格状的结构设计也可以有效解决长时间使用后气凝胶粉体沉降的问题，采用纯疏水性气凝胶粉体制备隔热夹层，使保温隔热的效率大大增加，聚四氟乙烯薄膜具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、不粘附等优点，于是使该防水隔热夹层具备适用范围广、使用寿命长等优点。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是聚四氟乙烯密封外层1的网眼的形状为等边三角形，边长控制在5~8cm。其它参数与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八不同的是聚四氟乙烯密封外层1的网眼的形状为等边三角形，边长控制在6cm。其它参数与具体实施方式八相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式八不同的是聚四氟乙烯密封外层1的网眼的形状为菱形，边长控制在5~8cm。其它参数与具体实施方式八相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式十不同的是聚四氟乙烯密封外层1的网眼的形状为菱形，边长控制在6cm。其它参数与具体实施方式八相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式六至十二之一不同的是聚四氟乙烯密封外层1的分隔方法为：利用热熔性胶黏剂沿分隔线将聚四氟乙烯密封外层的上下层黏合。其它参数与具体实施方式六至十二之一相同。
本实施方式中热熔性胶黏剂可以是托马斯氟碳塑料高温胶（THO4096）。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式六至十二之一不同的是聚四氟乙烯密封外层1的分隔方法为：沿分隔线将聚四氟乙烯密封外层的上下层进行缝合。其它参数与具体实施方式六至十二之一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四之一不同的是在防水隔热夹层外部加设面料作为外罩，形成防水隔热面料。其它参数与具体实施方式一至十四之一相同。
本实施方式的防水隔热面料的纵向剖面结构示意图如图2所示。
本实施方式在防水隔热夹层外部加设面料作为外罩加强层，既保护了中间的防水隔热夹层增强了面料的力学性能，又能够实现防水隔热夹层与外部布料之间的灵活拆卸，适用于日常服装制作、军用民用高寒地带保温帐篷等领域。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式十五不同的是所述的面料为棉布、尼龙或者帆布。其它参数与具体实施方式十五相同。
本实施方式中面料可以根据具体使用要求，加设不同的面料，达到不同使用要求和使用环境，扩展了防水隔热夹层的应用领域。
具体实施方式十七：本实施方式用于防水隔热面料的防水隔热夹层的制备方法是：一、取尺寸为10cm×10cm和10cm×11cm的两块聚四氟乙烯微孔膜，然后将两块聚四氟乙烯微孔膜的三条边对齐叠放，并采用胶黏剂将对齐叠放的三条边的边缘黏合，第四边留为开口得到聚四氟乙烯密封袋；二、将疏水性气凝胶粉体填料从第四边开口处灌入聚四氟乙烯密封袋中并均匀铺展，然后将第四边用胶黏剂黏合封口得到防水隔热夹层，其中控制防水隔热夹层的厚度为5mm。
本实施方式步骤一得到的聚四氟乙烯密封袋的结构示意图如图3所示，图中黑色阴影为胶黏剂的黏合部位。胶黏剂涂覆宽度为2～5mm。
本实施方式步骤二中疏水性气凝胶粉体填料为二氧化硅气凝胶，粒径为500～600μm。
本实施方式采用稳态平板法测试手段测试防水隔热夹层的导热系数，得到的防水隔热夹层的导热系数为0.038W/m·K。
本实施方式中根据具体的力学性能要求，可在防水隔热夹层的两侧粘黏固定相应的布料外罩作为加强层，以满足不同应用环境的要求。
具体实施方式十八：本实施方式用于防水隔热面料的防水隔热夹层的制备方法是：一、取尺寸为30cm×30cm和30cm×31cm的两块聚四氟乙烯微孔膜，在30cm×30cm的聚四氟乙烯微孔膜的其中三条边的边缘处涂覆胶黏剂，然后沿与未涂覆胶黏剂的第四边垂直的方向，以相互间隔为3～10cm的宽度涂覆胶黏剂，然后将30cm×31cm的聚四氟乙烯微孔膜的30cm长的边与30cm×30cm的聚四氟乙烯微孔膜的第四边相对的涂覆有胶黏剂的30cm长的边对齐，然后将两块聚四氟乙烯微孔膜对齐叠放在一起，然后加热并施加一定的压力得到聚四氟乙烯密封袋；二、将疏水性气凝胶粉体填料从第四边开口处灌入聚四氟乙烯密封袋中并均匀铺展，然后将第四边用胶黏剂黏合封口得到防水隔热夹层，其中控制防水隔热夹层的厚度为6.5mm。
本实施方式采用的胶黏剂为热熔性胶黏剂托马斯氟碳塑料高温胶（THO4096），加热温度为120℃，固化3～5min的压力即可实现粘结。
本实施方式步骤二中疏水性气凝胶粉体填料为二氧化硅气凝胶和氧化锆气凝胶的混合物，混合体积比为1:1，平均粒径为500～600μm。
本实施方式步骤一得到的聚四氟乙烯密封袋的结构示意图如图4所示，图中分隔线为涂覆胶黏剂的位置，a为相邻分隔线间的宽度。胶黏剂涂覆宽度为2～5mm。
本实施方式采用稳态平板法测试手段测试防水隔热夹层的热导系数，得到的防水隔热夹层的导热系数为0.036W/m·K。
本实施方式得到的防水隔热夹层更容易弯折，方便使用携带，采用混合的疏水性气凝胶粉体制备隔热夹层，使保温隔热的效率大大增加，聚四氟乙烯薄膜具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、不粘附等优点，于是使该防水隔热夹层具备适用范围广、使用寿命长等优点。
本实施方式中根据具体的力学性能要求，可在防水隔热夹层的两侧粘黏固定相应的布料外罩作为加强层，以满足不同应用环境的要求。
具体实施方式十九：本实施方式用于防水隔热面料的防水隔热夹层的制备方法是：一、取尺寸为60cm×61cm和60cm×61cm的两块聚四氟乙烯微孔膜，在60cm×60cm的聚四氟乙烯微孔膜的其中三条边的边缘处涂覆胶黏剂，然后沿与未涂覆胶黏剂的第四边垂直的方向，以相互间隔为5cm的宽度涂覆胶黏剂，形成分隔线，然后再以与分隔线成60°～120°的角度，相互平行的均匀涂覆胶黏剂，形成网状结构，然后将60cm×61cm的聚四氟乙烯微孔膜的60cm长的边与60cm×60cm的聚四氟乙烯微孔膜的第四边相对的涂覆有胶黏剂的60cm长的边对齐，然后将两块聚四氟乙烯微孔膜对齐叠放在一起，然后将60cm×61cm的聚四氟乙烯微孔膜的突出的60cm×1cm尺寸的地方涂覆胶黏剂，然后折叠将60cm×60cm的聚四氟乙烯微孔膜的第四边包覆，然后再加热并施加一定的压力得到聚四氟乙烯密封袋；二、将步骤一得到的聚四氟乙烯密封袋的每个双层网眼处的单层聚四氟乙烯微孔膜进行打孔，然后使用小口径注射器或喷射的方式注入适量疏水性气凝胶粉体填料，并均匀铺展，控制每个网眼的最大厚度为0.8～1cm，然后在每个孔的位置采用点涂方式用胶黏剂将孔密封即得用于防水隔热面料的防水隔热夹层。
本实施方式步骤二中疏水性气凝胶粉体填料为二氧化硅气凝胶、氧化锆气凝胶和氧化铝气凝胶三者的混合物，三者的混合体积比为1:1:1，平均粒径为500～600μm。得到的防水隔热夹层的平均厚度为9mm。
本实施方式步骤一得到的聚四氟乙烯密封袋的结构示意图如图5所示。
本实施方式采用稳态平板法测试手段测试防水隔热夹层的热导系数，得到的防水隔热夹层的导热系数为0.04W/m·K。
本实施方式得到的防水隔热夹层更容易弯折，方便使用携带，采用混合的疏水性气凝胶粉体制备隔热夹层，使保温隔热的效率大大增加，聚四氟乙烯薄膜具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、不粘附等优点，于是使该防水隔热夹层具备适用范围广、使用寿命长等优点。
本实施方式中根据具体的力学性能要求，可在防水隔热夹层的两侧粘黏固定相应的布料外罩作为加强层，以满足不同应用环境的要求。
Claims (10)
1.用于防水隔热面料的防水隔热夹层，其特征在于防水隔热夹层从内至外由疏水性气凝胶粉体填料（2）和聚四氟乙烯密封外层（1）组成，疏水性气凝胶粉体填料（2）均匀铺展于聚四氟乙烯密封外层（1）中，控制防水隔热夹层的厚度为0.5～30mm。
2.根据权利要求1所述的用于防水隔热面料的防水隔热夹层，其特征在于疏水性气凝胶粉体填料（2）为二氧化硅气凝胶、氧化锆气凝胶和氧化铝气凝胶中的一种、两种的混合物或者三种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的用于防水隔热面料的防水隔热夹层，其特征在于疏水性气凝胶粉体填料（2）的粒径为10μm～1mm。
4. 根据权利要求1或2所述的用于防水隔热面料的防水隔热夹层，其特征在于疏水性气凝胶粉体填料（2）的粒径为100μm～800μm。
5.根据权利要求3所述的用于防水隔热面料的防水隔热夹层，其特征在于控制防水隔热夹层的厚度为2～10mm。
6. 根据权利要求1、2或5所述的用于防水隔热面料的防水隔热夹层，其特征在于聚四氟乙烯密封外层（1）分隔成宽度为1~5cm的平行的条形区域。
7. 根据权利要求6所述的用于防水隔热面料的防水隔热夹层，其特征在于聚四氟乙烯密封外层（1）分隔成宽度为3cm的平行的条形区域。
8. 根据权利要求1、2或5所述的用于防水隔热面料的防水隔热夹层，其特征在于聚四氟乙烯密封外层（1）分隔成网状，其中网眼的形状为三角形或者菱形，三角形或者菱形的边长控制在3～10cm。
9. 根据权利要求8所述的用于防水隔热面料的防水隔热夹层，其特征在于聚四氟乙烯密封外层（１）的网眼的形状为等边三角形，边长控制在5～8cm。
10.根据权利要求8所述的用于防水隔热面料的防水隔热夹层，其特征在于聚四氟乙烯密封外层1的网眼的形状为菱形，边长控制在5~8cm。
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