CN102942353A - 用于深冷的纳米孔绝热材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于深冷的纳米孔绝热材料及其制备方法,属于无机绝热材料领域。首先将增强纤维短切成短切纤维,再取二氧化硅和短切纤维进行机械融合和预压,最后将形成的纳米孔板用铝塑复合包装膜包装,得到成品用于深冷的纳米孔绝热材料。本发明材料及制备方法提供了一种超低导热系数,能免去复杂生产工艺,并易于成型、易于施工的纳米孔绝热材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于深冷的纳米孔绝热材料及其制备方法,特别是涉及一种用于深冷、具有纳米孔结构的绝热材料的制备方法,属于无机绝热材料领域。
背景技术
常用的绝热材料一般分为有机、无机及金属材料三类。无机类绝热材料应用在保冷工程中,其存在导热系数高、吸湿率高、对防潮层的要求也较高;因此,一般在保冷材料的选择上,首选有机类材料。因其具有较低的导热系数和容重轻、吸湿率低的特点,但存在强度低、耐超低温性能差(一般在≥-100℃)、易燃,燃烧后分解出有毒气体,不利于环保和安全的要求。以上二类材料的导热系数都无法做到低于静止空气的导热系数。随着科技的发展与进步,一种新颖的绝热材料——纳米孔硅气凝胶绝热材料,近年来逐步得到广泛应用。它具有超低的导热系数,常温下导热系数≤0.022W/m·k,但由于其制备工艺复杂,成本高,以及其制品强度低、施工性差,限制了它的应用。本发明材料及制备方法提供了一种超低导热系数,能免去复杂生产工艺,并易于成型、易于施工的纳米孔绝热材料。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处,提供一种能免去复杂生产工艺,并易于成型、易于施工的纳米孔绝热材料。
按照本发明提供的技术方案,用于深冷的纳米孔绝热材料,配方比例按重量份计如下:二氧化硅60~90份、增强纤维10~40份、铝塑复合包装膜0.01~0.5份;
首先将增强纤维短切成短切纤维,再取二氧化硅和短切纤维进行机械融合和预压,最后将形成的纳米孔板用铝塑复合包装膜包装,得到成品用于深冷的纳米孔绝热材料。
所述二氧化硅为纳米级二氧化硅,具体为比表面积≥150㎡/g的气相法白炭黑。
所述增强纤维为无碱玻璃、玄武岩、高硅氧的连续纤维。
所述增强纤维直径7~13μm。
所述铝塑复合包装膜为超高分子量,即100~400万的PE膜与铝箔复合包装膜。
所述用于深冷的纳米孔绝热材料的制备方法,按重量份计步骤如下:
(1)短切:首先取10~40份增强纤维短切成长度为3~10㎜的短切纤维;
(2)机械融合:取二氧化硅60~90份、步骤(1)制备的短切纤维投入纳米包覆机中,进行机械融合,转速500~1000r/min,时间5~10min;
(3)预压:将步骤(2)融合后的物料放入模具中,在液压机上进行预压成薄板,压力0.2~1.0MPa,压成的薄板厚度5~10㎜,密度200~300㎏/m3;
(4)包装:将成形后的纳米孔板,放入0.01~0.5份铝塑复合包装膜中,进行真空包装,真空度≥650mmHg,即得产品用于深冷的纳米孔绝热材料。
得到产品用于深冷的纳米孔绝热材料:密度200~300kg/m3,常温下导热系数≤0.020W/m·k,适用温度-200℃~80℃。
本发明具有如下优点:1、纳米二氧化硅与增强纤维复合后,使得形成后的板具有较高的强度和弯曲性。
2、纳米孔绝热材料在200-300kg/m3密度时经PE复合膜真空封装后在制品受压变形和弯曲时受到真空负压的挤压,纳米绝热板不会产生裂缝,大大提高制品的可塑性和施工性,保证了制品的绝热效果。
3、由于超高分子量的PE膜具有极好的耐低温性,与铝箔复合具有最佳的密封性,因此用于深冷场合彻底阻断了空气进入绝热材料,避免了凝露的发生,保证工作层的正常运行,可简化工作层的防潮设计。
4、此工艺简单,低耗能,容易实现规模化生产。
具体实施方式
实施例1
(1)短切:首先取10份增强纤维短切成长度为3㎜的短切纤维;
(2)机械融合:取二氧化硅60份、步骤(1)制备的短切纤维投入纳米包覆机中,进行机械融合,转速500r/min,时间5min;
(3)预压:将步骤(2)融合后的物料放入模具中,在液压机上进行预压成薄板,压力0.2MPa,压成的薄板厚度5㎜,密度200㎏/m3;
(4)将成形后的纳米孔板,放入0.01~0.5份铝塑复合包装膜中,进行真空包装,真空度≥650mmHg,即得产品用于深冷的纳米孔绝热材料。
所述二氧化硅为纳米级二氧化硅,具体为比表面积≥150㎡/g的气相法白炭黑。
所述增强纤维为无碱玻璃。所述增强纤维直径7μm。
所述铝塑复合包装膜为超高分子量,即平均分子量100万的PE膜与铝箔的复合包装膜。
实施例2
(1)短切:首先取40份增强纤维短切成长度为10㎜的短切纤维;
(2)机械融合:取二氧化硅90份、步骤(1)制备的短切纤维投入纳米包覆机中,进行机械融合,转速1000r/min,时间10min;
(3)预压:将步骤(2)融合后的物料放入模具中,在液压机上进行预压成薄板,压力1.0MPa,压成的薄板厚度10㎜,密度300㎏/m3;
(4)将成形后的纳米孔板,放入0.5份铝塑复合包装膜中,进行真空包装,真空度≥650mmHg,即得产品用于深冷的纳米孔绝热材料。
所述二氧化硅为纳米级二氧化硅,具体为比表面积≥150㎡/g的气相法白炭黑。
所述增强纤维为玄武岩。所述增强纤维直径13μm。
所述铝塑复合包装膜为超高分子量,即平均分子量200万的PE膜与铝箔复合包装膜。
实施例3
(1)短切:首先取20强纤维短切成长度为8的短切纤维;
(2)机械融合:取二氧化硅60~90份、步骤(1)制备的短切纤维投入纳米包覆机中,进行机械融合,转速800min,时间8min;
(3)预压:将步骤(2)融合后的物料放入模具中,在液压机上进行预压成薄板,压力0.6MPa,压成的薄板厚度8㎜,密度250㎏/m3;
(4)将成形后的纳米孔板,放入0.01~0.5份铝塑复合包装膜中,进行真空包装,真空度≥650mmHg,即得产品用于深冷的纳米孔绝热材料。
所述二氧化硅为纳米级二氧化硅,具体为比表面积≥150㎡/g的气相法白炭黑。
所述增强纤维为高硅氧的连续纤维。所述增强纤维直径10μm。
所述铝塑复合包装膜为超高分子量,即平均分子量200万的PE膜与铝箔复合包装膜。
Claims (7)
1.用于深冷的纳米孔绝热材料,其特征是配方比例按重量份计如下:二氧化硅60~90份、增强纤维10~40份、铝塑复合包装膜0.01~0.5份;
首先将增强纤维短切成短切纤维,再取二氧化硅和短切纤维进行机械融合和预压,最后将形成的纳米孔板用铝塑复合包装膜包装,得到成品用于深冷的纳米孔绝热材料。
2.如权利要求1所述用于深冷的纳米孔绝热材料,其特征是:所述二氧化硅为纳米级二氧化硅,具体为比表面积≥150㎡/g的气相法白炭黑。
3.如权利要求1所述用于深冷的纳米孔绝热材料,其特征是:所述增强纤维为无碱玻璃、玄武岩或高硅氧的连续纤维。
4.如权利要求3所述用于深冷的纳米孔绝热材料,其特征是:所述增强纤维直径为7~13μm。
5.如权利要求1所述用于深冷的纳米孔绝热材料,其特征是:所述铝塑复合包装膜为超高分子量,即100~400万的PE膜与铝箔的复合包装膜。
6.权利要求1所述用于深冷的纳米孔绝热材料的制备方法,其特征是:按重量份计步骤如下:
(1)短切:首先取10~40份增强纤维短切成长度为3~10mm的短切纤维;
(2)机械融合:取二氧化硅60~90份、步骤(1)制备的短切纤维投入纳米包覆机中,进行机械融合,转速500~1000r/min,时间5~10min;
(3)预压:将步骤(2)融合后的物料放入模具中,在液压机上进行预压得到纳米孔板,压力0.2~1.0MPa,压成的薄板厚度5~10㎜,密度200~300㎏/m3;
(4)包装:将成形后的纳米孔板,放入0.01~0.5份铝塑复合包装膜中,进行真空包装,真空度≥650mmHg,即得产品用于深冷的纳米孔绝热材料。
7.如权利要求6所述用于深冷的纳米孔绝热材料的制备方法,其特征是:得到产品用于深冷的纳米孔绝热材料:密度200-300kg/m3,常温下导热系数≤0.020W/m·k,适用温度-200℃~80℃。
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