CN103527901A - 一种非真空型多层柔性绝热被及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非真空型多层柔性绝热被及其制备方法，包括绝热层、包覆于绝热层外部的密闭层；绝热层由反射层和间隔物交替铺设；密闭层为双面衬布，双面衬布的外侧涂有防水胶。其中，反射层为双面镀铝涤纶薄膜；间隔物包括低温绝热纸和气凝胶。本发明通过多层绝热结构的配置方式，在非真空条件下，有效减少气体对流、固体导热及辐射传热，结构紧凑、制作简单、绝热性能佳，满足-100℃～135℃的应用环境。

Description

一种非真空型多层柔性绝热被及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种隔热材料，尤其涉及一种非真空型多层柔性绝热被及其制备方法。
背景技术
为提供航天试验所需的太空高低温环境，隔热性能优异的多层隔热材料成为设计试验装置中至关重要的一员。多层隔热材料一般由多层反射层迭合而成，也可由多层反射层和间隔物迭合而成。目前高真空多层绝热是航空航天和工业化储存低温液体的最有效的绝热方式，被称为超级绝热。高真空多层绝热中隔热层、反射层以及真空度的选择，材料的组合搭配以及层叠包扎都对多层绝热被的综合绝热性能产生较大影响。
然而，对于机械结构变化、运动、温场体积变化等场合，往往无法采用真空结构，这就需要我们研究非真空条件下多层隔热材料的绝热结构与性能。
经对现有技术的文献检索发现，申请号为CN201210169824.2的中国发明专利申请公开了低温绝热气瓶夹层中绝热材料的层叠结构及包扎方法，用于静止结构的低温绝热性能的研究，此结构采用真空封结提高绝热性能，无法考量用于变容积温度场非真空条件下的绝热最优配置。
申请号为CN201110129437.1的中国发明专利申请公开了一种可吸附氢气的高真空多层绝热结构，其配置方式为反射屏与纤维间隔物层叠的间隔结构，但此多层绝热结构并非用于运动场合，在对柔韧性要求较高机械结构变化、运动的场合，所述结构不能给出符合柔韧性及强度要求的验证。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种非真空型多层柔性绝热被,在非真空的试验条件下，兼具柔韧性、强度及良好隔热性能。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种非真空型多层柔性绝热被，满足在非真空的试验条件下，兼具柔韧性、强度及良好隔热性能的需求。
为实现上述目的，本发明提供了一种非真空型多层柔性绝热被，其中，包括绝热层，和包覆于绝热层外部的密闭层；所述绝热层由反射层和间隔物交替铺设；所述密闭层为双面衬布，所述双面衬布的外侧涂有防水胶。
进一步地，所述反射层为双面镀铝涤纶薄膜；所述双面镀铝涤纶薄膜的厚度为0.002mm～0.01mm。
进一步地，所述间隔物包括低温绝热纸和气凝胶；所述低温绝热纸的厚度为0.04mm～0.09mm；所述气凝胶的厚度为2mm～5mm。
优选地，所述低温绝热纸以化学纤维为原料组成；所述低温绝热纸具有抗拉强度。
进一步地，所述气凝胶的导热系数随温度呈线性关系，所述气凝胶的导热系数随温度的降低而减小。
进一步地，所述双面镀铝涤纶薄膜至少为一层，所述低温绝热纸至少为一层，所述气凝胶为一层。
优选地，所述双面镀铝涤纶薄膜为40层，所述低温绝热纸为40层。
进一步地，所述气凝胶设置于相邻两层双面镀铝涤纶薄膜之间，所述气凝胶位于所述绝缘被的空间低温区。
进一步地，所述绝缘被的密闭层内部填充干燥氩气。
一种制备非真空型多层柔性绝热被的方法，其中，包括如下工序：
a）选取制备绝热层和密闭层的材料；
b）制备绝热层；
c）将绝热层置于干燥箱内进行加热烘干；
d）将绝热层包覆于密闭层内，将绝热层和密闭层置于塑料袋内，依次进行抽真空、填充氩气和恢复常压；
e）将密闭层进行缝合封闭处理；
f）在密闭层外部涂上防水胶。
进一步地，所述工序a）中，所述绝缘层包括反射层和间隔物；所述反射层为双面镀铝涤纶薄膜；所述间隔物包括低温绝热纸和气凝胶；所述密闭层为双面衬布。
进一步地，所述工序b)中，所述低温绝热纸和气凝胶进行清洁干燥处理；所述双面镀铝涤纶薄膜经过揉皱处理；所述低温绝热纸、所述气凝胶和所述双面镀铝涤纶薄膜裁剪的形状大小相同。
所述绝热层由所述双面镀铝涤纶薄膜和所述间隔物交替铺设；所述双面镀铝涤纶薄膜至少为一层，所述低温绝热纸至少为一层，所述气凝胶为一层。
所述气凝胶设置于相邻两层双面镀铝涤纶薄膜之间，所述气凝胶位于所述绝缘被的低温区。
优选地，所述工序b）中，所述双面镀铝涤纶薄膜为40层，所述低温绝热纸为40层。
进一步地，所述工序c）中，所述干燥箱的加热温度为110℃～120℃，用于烘干绝缘层内部的水蒸汽。
由此可见，本发明具有如下技术效果：
1、本发明的绝热层通过反射层和间隔物的交替铺设，反射层为双面镀铝涤纶薄膜、间隔物包括低温绝热纸和气凝胶，在非真空条件下，可有效减少气体对流、固体导热及辐射传热。
2、本发明通过采用40层双面镀铝涤纶薄膜交替铺设40层低温绝热纸，并在空间低温区将一层低温绝热纸替换为一层气凝胶的层叠结构，一方面克服若层数叠合过少，隔热层厚度不够则隔热效果达不到的缺陷，另一方面克服若层数叠合过多则层间压紧，反而增强层间导热亦达不到减少辐射传热的改良效果的缺陷；通过综合层间辐射传热、固体导热及对流传热所占比重，经过反复试验验证，实现最大程度减小层间的纵向传热以及横向传热从而达到本发明的最佳的保温隔热的目的。
3、本发明的反射层厚度为0.002～0.01mm之间，间隔物厚度为0.04～0.09mm之间,具有一定的抗拉强度，使绝热层轻薄灵活同时兼具良好的柔韧性及强度，符合应用于具有机械运动、温场体积变化的场合。
4、本发明的绝热层间采用干燥氩气代替空气，可大大减少气体的导热系数，又防止低温环境下空气内水分凝结增加层间导热，提高绝热效果。
5、本发明的制作方法简单易行，通过在绝热结构尚未缝合前，将其放入塑料袋中进行抽真空、填充氩气和恢复常压的功效，气体置换方法简单可靠。
6、本发明的密闭层的内外衬布在缝合后涂防水胶，可实现减少层流对流传热和防水气渗入增强漏热的双重目的。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的非真空型多层柔性绝热被的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的一个较佳实施例的结构示意图，可以看出，一种非真空型多层柔性绝热被，包括绝热层，和包覆于绝热层外部的密闭层；绝热层由反射层和间隔物交替铺设而成。反射层为双面镀铝涤纶薄膜1；间隔物包括低温绝热纸2和气凝胶3。双面镀铝涤纶薄膜1至少为一层，低温绝热纸2至少为一层，气凝胶3为一层。绝热层由双面镀铝涤纶薄膜1和低温绝热纸2交替铺设，且位于空间低温区的一层低温绝热纸2由一层气凝胶3替代而成。可选地，气凝胶3可替换为超细玻璃纸。
本实施例的绝热层通过双面镀铝涤纶薄膜1和低温绝热纸2（或气凝胶3）的交替铺设，在非真空条件下，可有效减少气体对流、固体导热及辐射传热。此外，双面镀铝涤纶薄膜1在保证无破损的情况下进行一定程度的揉皱，通过减少层间接触可进一步减少层间导热，提高该绝热层的绝热效果。
通过申请人综合层间辐射传热、固体导热及对流传热所占比重等因素，优选双面镀铝涤纶薄膜1为40层，所述低温绝热纸2为40层。通过采用40层双面镀铝涤纶薄膜1交替铺设40层低温绝热纸2，并在空间低温区将一层低温绝热纸2替换为一层气凝胶3的层叠结构，一方面克服若层数叠合过少，隔热层厚度不够则隔热效果达不到的缺陷，另一方面克服若层数叠合过多则层间压紧，反而增强层间导热亦达不到减少辐射传热的改良效果的缺陷；实现最大程度减小层间的纵向传热以及横向传热从而达到本实施例的最佳的保温隔热的目的。
另外，申请人还通过研究了绝热层在不同厚度、不同间隔物、间隔物与反射屏的优化组合问题，得出应用环境下具有最佳综合隔热能力、优异的柔韧性能和强度的配置方式。具体为：双面镀铝涤纶薄膜1的厚度为0.002mm～0.01mm，发射率为0.2。低温绝热纸2为P型低温绝热纸，以化学纤维为原料组成；厚度为0.04mm～0.09mm；在常温常压下的导热性系数为0.056W/(m·K)，抗拉强度(纵)大于等于0.06kN/m。气凝胶3的厚度为2mm～5mm，导热系数随温度呈线性关系，常温常压下为0.015W/(m·K)，随温度降低而减小。优选地，双面镀铝涤纶薄膜1的厚度为0.0035mm，低温绝热纸2的厚度为0.06mm，气凝胶3的厚度为3mm。由此，保证了本实施例的多层绝热层在轻薄灵活的同时兼具良好的柔韧性及强度，符合应用于具有机械运动、温场体积变化的场合。
本实施例的密闭层为双面衬布4，该衬布为高支数玻璃纤维布，柔性好，耐高低温。双面衬布4的外侧涂有防水胶，可实现减少层流对流传热和防水气渗入增强漏热的双重目的。此外，密闭层内部填充干燥氩气，通过采用干燥氩气代替空气，可大大减少气体的导热系数，又防止低温环境下空气内水分凝结增加层间导热，提高绝热效果。
本实施例的非真空型多层柔性绝热被的制作方法包括如下工序：
a）选取制备绝热层和密闭层的材料；
b）制备绝热层；
c）将绝热层置于干燥箱内进行加热烘干；
d）将绝热层包覆于密闭层内，将绝热层和密闭层置于塑料袋内，依次进行抽真空、填充氩气和恢复常压；
e）将密闭层进行缝合封闭处理；
f）在密闭层外部涂上防水胶。
在工序a）中，绝缘层包括反射层和间隔物；反射层为双面镀铝涤纶薄膜1；间隔物包括低温绝热纸2和气凝胶3；密闭层为双面衬布4。
具体地，双面镀铝涤纶薄膜1的厚度为0.002mm～0.01mm，发射率为0.2。低温绝热纸2为P型低温绝热纸，以化学纤维为原料组成；厚度为0.04mm～0.09mm；在常温常压下的导热性系数为0.056W/(m·K)，抗拉强度(纵)大于等于0.06kN/m。气凝胶3的厚度为2mm～5mm，导热系数随温度呈线性关系，常温常压下为0.015W/(m·K)，随温度降低而减小。密闭层为双面衬布，该衬布为高支数玻璃纤维布。
在工序b)中，低温绝热纸2和气凝胶3进行清洁干燥处理；双面镀铝涤纶薄膜1经过揉皱处理；双面镀铝涤纶薄膜1、低温绝热纸2和气凝胶3裁剪的形状大小相同。
绝热层由双面镀铝涤纶薄膜1和间隔物交替铺设；双面镀铝涤纶薄膜1至少为一层，低温绝热纸2至少为一层，气凝胶3为一层。
气凝胶3设置于相邻两层双面镀铝涤纶薄膜1之间，气凝胶3位于绝缘被的低温区。
优选地，工序b）中，双面镀铝涤纶薄膜1为40层，低温绝热纸2为40层。绝热层由双面镀铝涤纶薄膜1和低温绝热纸2交替铺设，且位于空间低温区的一层低温绝热纸2由一层气凝胶3替代而成。可选地，气凝胶3可替换为超细玻璃纸。
在工序c）中，干燥箱的加热温度为110℃～120℃，用于烘干绝缘层内部的水蒸气。
本实施例的非真空型多层柔性绝热被及其制备方法，通过采用双面镀铝涤纶薄膜1交替铺设低温绝热纸2，并在空间低温区将一层低温绝热纸2替换为一层气凝胶3的层叠结构，在非真空条件下，有效减少气体对流、固体导热及辐射传热。通过控制选取双面镀铝涤纶薄膜1、低温绝热纸2的厚度和抗拉伸强度，使绝热层轻薄灵活同时兼具良好的柔韧性及强度。通过在绝热层间采用干燥氩气代替空气，降低气体导热系数并防止水蒸汽凝结增加层间导热。通过在密闭层的内外衬布在缝合后涂防水胶，可实现减少层流对流传热和防水气渗入增强漏热的双重目的。本实施例的非真空型多层柔性绝热被通过多层绝热结构的配置方式，结构紧凑、制作简单、绝热性能佳，满足-100℃～135℃的应用环境。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种非真空型多层柔性绝热被，其特征在于，包括绝热层、包覆于绝热层外部的密闭层；所述绝热层由反射层和间隔物交替铺设；所述密闭层为双面衬布，所述双面衬布的外侧涂有防水胶。
2.根据权利要求1所述的非真空型多层柔性绝热被，其特征在于，所述反射层为双面镀铝涤纶薄膜；所述双面镀铝涤纶薄膜的厚度为0.002mm～0.01mm。
3.根据权利要求2所述的非真空型多层柔性绝热被，其特征在于，所述间隔物包括低温绝热纸和气凝胶；所述低温绝热纸的厚度为0.04mm～0.09mm；所述气凝胶的厚度为2mm～5mm。
4.根据权利要求3所述的非真空型多层柔性绝热被，其特征在于，所述双面镀铝涤纶薄膜至少为一层，所述低温绝热纸至少为一层，所述气凝胶为一层。
5.根据权利要求4所述的非真空型多层柔性绝热被，其特征在于，所述双面镀铝涤纶薄膜为40层，所述低温绝热纸为40层。
6.根据权利要求4所述的非真空型多层柔性绝热被，其特征在于，所述气凝胶设置于相邻两层所述双面镀铝涤纶薄膜之间，所述气凝胶位于所述绝缘被的空间低温区。
7.根据权利要求1所述的非真空型多层柔性绝热被，其特征在于，所述绝缘被的所述密闭层的内部填充干燥氩气。
8.一种根据权利要求1～7中任一项所述的非真空型多层柔性绝热被的制备方法，其特征在于，包括如下工序：
a）选取制备所述绝热层和所述密闭层的材料；
b）制备所述绝热层；
c）将所述绝热层置于干燥箱内进行加热烘干；
d）将所述绝热层包覆于所述密闭层内，将所述绝热层和所述密闭层置于塑料袋内，依次进行抽真空、填充氩气和恢复常压；
e）将所述密闭层进行缝合封闭处理；
f）在所述密闭层外部涂上防水胶。
9.根据权利要求8所述的非真空型多层柔性绝热被，其特征在于，所述工序b)中，所述低温绝热纸和所述气凝胶进行清洁干燥处理；所述双面镀铝涤纶薄膜经过揉皱处理；所述低温绝热纸、所述气凝胶和所述双面镀铝涤纶薄膜裁剪的形状大小相同。
所述绝热层由所述双面镀铝涤纶薄膜和所述间隔物交替铺设；所述双面镀铝涤纶薄膜至少为一层，所述低温绝热纸至少为一层，所述气凝胶为一层。
所述气凝胶设置于相邻两层双面镀铝涤纶薄膜之间，所述气凝胶位于所述绝缘被的空间低温区。
10.根据权利要求8所述的非真空型多层柔性绝热被，其特征在于，所述工序b)中，所述干燥箱的加热温度为110℃～120℃，用于烘干所述绝缘层的内部的水蒸汽。
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