CN102284268B - 一种真空绝热板用的吸气剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真空绝热板用的吸气剂组合物,由氧化钙粉末和金属合金吸气剂粉末组成,所述的金属合金吸气剂由Zr、Ti中至少一种与Al、V、Cr、Mn、Fe、Ni、C中至少一种构成。本发明的吸气剂组合物用作真空绝热板的气体吸附材料,价格低廉,吸气能力强,其真空绝热板的绝热性能优异。

Description

一种真空绝热板用的吸气剂组合物
技术领域
本发明属于化工领域,具体涉及一种真空绝热板用的吸气剂组合物。
背景技术
真空绝热板(Vacuum insulation panel,VIP)的结构主要由三部分组成:芯部的隔热材料(Insulating material)、气体吸附材料(Getter)和封闭的隔气薄膜(Barrier)。真空绝热板采用抽真空的方法将存留在绝热空间的气体清除,以消除气体导致的各种传热途径,最大限度提高内部真空度来隔绝热传导,达到保温、节能的目的,从而优于其它的绝热材料。
由于使用真空绝热板时,外界环境气体(如氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸气等)会通过表面的隔气薄膜和联结隔气薄膜的密封接口向内部渗透;同时,芯部的隔热材料(通常为聚苯乙烯、聚氨酯、酚醛等发泡板材)本身含有一定量(通常约2%左右)的水份,此水份在极低真空情况会迅速转变为水蒸气。板内气体压力增大时,气体导热总数会呈指数曲线上升,而且水蒸气湿度含量每增加1%,其导热系数上升0.5×10-3W/m·K。因此,这些外界环境气体和水蒸气会对真空绝热板的真空度有很大的影响,从而对真空绝热板的绝热效果、使用寿命有严重的影响。
气体吸附材料是真空绝热板中重要组成部分,对于保持板内的真空度、提高绝热效果和延长真空绝热板的使用寿命有着重要的作用,因此,选择有针对性、合适的气体吸附材料是关键所在。国内真空绝热板生产中使用的气体吸附材料主要有分子筛。分子筛作为一种常态的气体吸附剂,其产生作用过程,只是简单的物理吸附,并不能改变气体的存在形式,所以它的效果只是短时间的较低效果。
发明内容
本发明提供了一种吸气剂组合物,用作真空绝热板的气体吸附材料,有非常高的性价比,吸气能力强,使用该吸气剂组合物作为气体吸附材料制成的真空绝热板的绝热性能优异。
一种真空绝热板用的吸气剂组合物,由氧化钙粉末和金属合金吸气剂粉末组成,所述的金属合金吸气剂由Zr、Ti中至少一种与Al、V、Cr、Mn、Fe、Ni、C中至少一种构成。
优选的技术方案中,所述的氧化钙粉末和金属合金吸气剂粉末的重量比为50-99.9%∶0.1-50%,这样,既能达到吸气剂组合物的良好吸收固化性能,又能显著降低产品的生产成本,满足工业化生产和应用的经济性要求。
最优选的技术方案中,所述的氧化钙粉末和金属合金吸气剂粉末的重量比为97%∶3%,该吸气剂组合物的吸收固化性能好,同时价格便宜,产品有最大化的经济性。
优选的技术方案中,所述的氧化钙粉末细度为400目以上,细度越大,接触面越大,比表面积越大,活性越好,表现为捕捉水蒸气和二氧化碳的能力越强。
本发明中,所述的金属合金吸气剂粉末优选为非蒸散型吸气剂粉末,已激活,在常温下,即可对活性气体,如N2、O2、Co2、H2、H2O等有吸收固化作用。
本发明的吸气剂组合物用作真空绝热板的气体吸附材料时,氧化钙粉末会先有选择地吸收固化水蒸气和二氧化碳气体,使得金属合金吸气剂粉末对氮气、氧气、一氧化碳等气体的吸收留出更多的性能(能力);而所述的金属合金吸气剂粉末经激活,在常温下就能使用,其对外界环境气体(包括N2、O2、Co2、H2等)均有较强的吸收作用,形成固溶体或化合物。本发明将氧化钙粉末和金属合金吸气剂粉末配伍使用,使得本发明的吸气剂组合物中各组分均能最大效能发挥其作用,从而对外界环境气体(包括水蒸气N2、O2、Co2和H2等)均具有优良的吸收能力,从而具有广谱性应用,克服了单一使用氧化钙粉末由于仅能吸收水蒸气和二氧化碳气体,而无法吸收其它外界环境气体导致的不能充分消除引起真空度下降的所有因素;同时,由于价格便宜的氧化钙粉末的大量使用,使得产品生产成本大大降低,从而具有显著的经济性优势。
具体实施方式
下面结合实施例来详细说明本发明,但本发明并不仅限于此。
实施例1:
一种真空绝热板用的吸气剂组合物,由重量比为99%∶1%的氧化钙粉末和非蒸散型ZrVFe金属合金粉末(已激活)组成。称取10克该吸气剂组合物作为气体吸附材料,置入以聚氨酯pu泡沫作为芯材的真空绝热板(VIP板)中,板号记为A。
实施例2:
一种VIP板用的吸气剂组合物,由重量比为97%∶3%的氧化钙粉末和非蒸散型ZrVFe金属合金粉末(已激活)组成。称取10克该吸气剂组合物作为气体吸附材料,置入以聚氨酯pu泡沫作为芯材的真空绝热板(VIP板)中,板号记为B。
实施例3:
一种VIP板用的吸气剂组合物,由重量比为90%∶10%的氧化钙粉末和非蒸散型ZrVFe金属合金粉末(已激活)组成。称取10克该吸气剂组合物作为气体吸附材料,置入以聚氨酯pu泡沫作为芯材的真空绝热板(VIP板)中,板号记为C。
实施例4:
一种VIP板用的吸气剂组合物,由重量比为70%∶30%的氧化钙粉末和非蒸散型ZrVFe金属合金粉末(已激活)组成。称取10克该吸气剂组合物作为气体吸附材料,置入以聚氨酯pu泡沫作为芯材的真空绝热板(VIP板)中,板号记为D。
实施例5:
一种VIP板用的吸气剂组合物,由重量比为95%∶5%的氧化钙粉末和非蒸散型ZrMnFe金属合金粉末(已激活)组成。称取10克该吸气剂组合物作为气体吸附材料,置入以聚氨酯pu泡沫作为芯材的真空绝热板(VIP板)中,板号记为E。
实施例6:
一种VIP板用的吸气剂组合物,由重量比为93%∶7%的氧化钙粉末和非蒸散型ZrTiMnFe金属合金粉末(已激活)组成。称取10克该吸气剂组合物作为气体吸附材料,置入以聚氨酯pu泡沫作为芯材的真空绝热板(VIP板)中,板号记为F。
实施例1~4中,非蒸散型ZrVFe金属合金粉末(已激活)为市售产品,由南京善工真空电子有限公司生产,Zr、V、Fe的质量百分比分别为70%、24.6%、5.4%;实施例5中,非蒸散型ZrMnFe金属合金粉末(已激活)为市售产品,由南京善工真空电子有限公司生产,Zr、Mn、Fe的质量百分比分别为65%、28.5%、6.5%;实施例6中,非蒸散型ZrTiMnFe金属合金粉末(已激活)由南京善工真空电子有限公司生产,Zr、Ti、Mn、Fe的质量百分比分别为63%、3.5%、26.5%、7%。
对比例1
称取10克分子筛作为气体吸附材料,置入以聚氨酯pu泡沫作为芯材的真空绝热板(VIP板)中,板号记为G。
对上述的实施例1~6和对比例1进行绝热性能的测定,测试结果如下表1所示:
表1
  板号  实际热阻R/in(1周)   实际热阻R/in(40周)   实际热阻R/in减小率
  A  15.41   15.04   2.4%
  B  13.22   13.04   1.4%
  C  17.15   16.94   1.2%
  D  13.26   13.11   1.1%
  E  14.85   14.66   1.3%
  F  15.67   15.48   1.2%
  G  14.50   8.18   45.6%
由表1可见,实施例1~6中由氧化钙粉末和金属合金吸气剂组成的各吸气剂组合物,对真空绝热板(VIP)后续真空度的维持性较好,对于提高VIP板的绝热性能和延长VIP寿命的非常好的作用。
对上述实施例2中的吸气剂组合物同时通入氢气、水蒸气和二氧化碳5小时进行吸收能力测试,测试结果如下:吸氢量184.5Pa·L,吸收水蒸气、二氧化碳0.88克。
为了进行对比,还对实施例2中的吸气剂组合物中的各单一组分进行了单独的吸收能力测试,具体为:对0.3gZrVFe(已激活)单独通入氢气5小时,测得吸氢量197.3Pa·L;对9.7g氧化钙粉末单独通入水蒸气和二氧化碳5小时,测得吸收水蒸气、二氧化碳0.86克。
为了进行对比,还测试了单独采用ZrVFe(已激活)对氢气、水蒸气和二氧化碳的吸收能力,发现:要实现实施例2的吸收效果(吸氢量184.5Pa·L,水蒸气、二氧化碳0.88克),需要约8.5克的ZrVFe(已激活)。
而对实施例2中的吸气剂组合物的成本核算如下:
氧化钙粉末400目通过                约1.00元/kg
金属合金吸气剂ZrVFe粉末(已激活)    约1000.00元/kg
可见,由于真空绝热板中的芯部隔热材料本身含有的水份对板内真空度影响很大,单独使用广谱性但价格昂贵的金属合金时,水蒸汽和二氧化碳对其消耗很大,而采用实施例2中的吸气剂组合物与外界环境气体接触后,氧化钙粉末会先有选择吸收水蒸气和二氧化碳气体,从而大幅度减少水蒸气和二氧化碳对金属合金吸气剂的消耗,这样使得金属合金吸气剂对其它活性气体,如N2、O2、Co2、H2等的吸收固化性能得以最大化,使得该组合物中各组份的特异性能得以充分发挥,从而实施例2中的吸气剂组合物对于外界环境气体和板内气体具有光谱吸收性的同时保持优良的吸收性能。此外,由于氧化钙粉末的价格仅为金属合金吸气剂价格的千分之一,因此,大量使用氧化钙粉末可以有效降低产品的生产成本,从而具有显著的经济性优势。

Claims (2)

1.一种真空绝热板用的吸气剂组合物,其特征在于:由氧化钙粉末和金属合金吸气剂粉末组成,所述的金属合金吸气剂粉末为ZrVFe金属合金粉末、ZrTiMnFe金属合金粉末或ZrMnFe金属合金粉末;所述的氧化钙粉末和金属合金吸气剂粉末的重量比为50-99.9%∶0.1-50%;所述的金属合金吸气剂粉末为非蒸散型吸气剂粉末;所述的氧化钙粉末细度为400目以上。
2.如权利要求1所述的真空绝热板用的吸气剂组合物,其特征在于:所述的氧化钙粉末和金属合金吸气剂粉末的重量比为97%∶3%。
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