CN103727355A - 一种可变形复合保温板及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可变形复合保温板及其制作方法，其特征在于是由真空绝热芯材和包覆在其外面的聚合物组成。聚合物包括硅橡胶、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)、具有闭孔结构的聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)、酚醛泡沫等。利用室温硫化硅橡胶作为面层材料与真空绝热板复合时易成型且制作工艺简单，成型时可依据实际情况适当提高温度以减小固化时间。本发明所述的保温层材料的导热系数比现有的保温材料低得多，因而在保证相同的保温效果前提下可减小保温层厚度，避免了因管道温度不均造成管道负荷的增加，延长管道寿命；同时大大减少了仅仅用聚氨酯作保温层的输油管道所需设置的海底原油加热点的数量，减少能源消耗，简化工作程序。

Description

一种可变形复合保温板及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种复合保温板及其制作方法，特别是涉及一种可变形复合保温板及其制作方法。
背景技术
随着海洋油气开采范围日益扩大、世界各国对以天然气为代表的清洁能源消费需求的持续增长以及城市供暖系统的不断更新完善，社会对石油管道、天然气管道、城市热力管道等各式各样管道的需求越来越大，对其要求尤其是管道保温材料的要求也越来越严苛。
大庆油田有限责任公司在申请号为200910204969.X的中国发明专利上公开了一种低温高强度无氟聚氨酯泡沫保温材料。该发明利用在低温条件下可长期稳定使用的新型无氟保温聚氨酯泡沫塑料，满足永冻土区管道低温隔热、高强需要，防止低温冷脆和保温失效。
申请号为200720017849.5的中国发明专利中公开了一种管道保温材料。其特点在于：所述表面覆盖层的两侧设有相互配合的拉链；保温层和表面覆盖层为可卷曲、长度可按施工需要任意裁剪长短的平板状。可广泛应用于石油化工、天然气传输、供热、供水、太阳能热水器、分体式空调器、中央空调、通风管道等。
因为海底输油管道环境苛刻，一旦出现问题，维修难度大，费用高，耗时长，且易造成海洋污染，经济和环境损失巨大。而管道保温是保证海底输油管道长距离输送原油的关键环节。用于海底石油管道的保温材料必须具有如下性能：①足够高的强度、刚度和弹性以抵抗保温管道在预制和铺设过程中的各种载荷；②足够高的抗压强度以抵抗海水静压力，保证其不被压迫；③导热系数小；④吸水率低或不吸水；⑤耐温性。目前，海底石油管道所用的发泡型保温材料为有机发泡材料、无机发泡材料和复合泡沫材料，如环氧树脂泡沫塑料、发泡珍珠岩、复合硅酸盐制品等等。其中国内使用最广泛的是聚氨酯泡沫塑料和聚丙烯泡沫塑料。但是它们均存在以下的不足：(1)导热系数并没有足够低，导致保温层厚度大，为模具的制作带来困难，不利于施工；(2)抗压强度较低，易损坏；(3)闭孔率达不到100％，其外部必须有一层可靠的防水保护层。因此，进一步提高保温层的绝热能力，大大降低管道保温层厚度是我们研究的方向。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有管道泡沫保温夹芯板技术的不足，提供了一种可变形复合保温板及其制作方法。该可变形复合保温板可以运用于海底输油管道、天然气管道和城市热力管道等多种管道的保温隔热。
针对上述问题，本发明提供一种可变形复合保温板，其特征在于是由真空绝热芯材和包覆在其表层的聚合物组成。
真空绝热芯材的特征在于所述的真空绝热芯材由玻璃棉纤维板和包覆的阻隔膜组成。将碎玻璃熔融并用离心法吹成直径3.5um～5.5um棉絮状的玻璃棉纤维，纤维与纤维间立体交叉缠绕，具有大量的内外联通的微小孔隙和孔洞，固化后在表面附着由塑料和铝箔复合而成的阻隔膜，形成具有一定强度且柔软可变形的真空绝热板，其表面均匀间隔分布凹槽，凹槽宽度为15-20mm，间隔为5-10mm。其导热系数小于0.008W/m·K，比传统保温材料少一个数量级，将其作为芯材保温的主体可将保温层的厚度减至传统保温层厚度的1/10。目前我国海底底管道配套技术水平低，急需开发海底石油管道保温新材料和新工艺，以满足我国海上石油资源开发的需要，因此，真空绝热板正是值得推广的保温新材料。
包覆在真空绝热芯材表层的聚合物分为硅橡胶、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料、具有闭孔结构的聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫。其中硅橡胶具有无味无毒，不怕高温和抵御严寒的特点，能在-60℃至+250℃下长期使用且仍不失原有的强度和弹性，同时具备良好的电绝缘性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性以及防霉性、化学稳定性等。主要分为室温硫化硅橡胶，高温硫化硅橡胶。高温硫化硅橡胶又分甲基硅橡胶(MQ)、甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)、甲基乙烯基苯基硅橡胶(PVMQ)、氰硅橡胶、氟硅橡胶等。室温硫化硅橡胶按成分、硫化机理和使用工艺不同可分为单组分室温硫化硅橡胶、双组分缩合型室温硫化硅橡胶和双组分加成型室温硫化硅橡胶。利用室温硫化硅橡胶作为面层材料与真空绝热板复合时易成型且制作工艺简单，成型时可依据实际情况适当提高温度以减小固化时间。另一方面，传统保温材料在一定程度上还具有其自身的优势，如挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)隔热性优良、高强抗压、憎水防潮、质轻环保；具有闭孔结构的聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)、酚醛泡沫保温节能、防火性好等等，与硅橡胶相比，将上述保温材料作为面层材料与真空绝热板复合可大大降低产品的成本，在旧的传统保温材料工业中融入新的工艺环节，两者的有机结合便于产品的推广及产业化。生产中可依据实际需要选择相应的面层材料。
本发明所述的可变形复合保温板厚度为10-21mm，其中真空绝热板的厚度为5-12mm，绝热板两侧包覆的硅橡胶厚度为5-8mm。该异形保温复合板弯曲方向两侧有台阶，可搭接形成无缝管道保温层，其长度方向两端亦有台阶，可套入管道上形成嵌套结构。
与此同时，本发明还提供一种上述可变形复合保温板的制作方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：
(1)准备模具，扫尘清理后在模具型腔内壁涂覆脱模剂；
(2)在真空绝热板两侧四周及中心粘接厚度固定的硅橡胶块来实现真空绝热芯材的悬空放置，方便在其两侧浇注液体硅橡胶；
(3)按模具大小和液体硅橡胶室温固化的所需配比，分别计算待浇注的液体硅橡胶各成分的质量，并准确称量；
(4)将固化剂倒入装有硅橡胶的容器，搅拌均匀后再迅速浇入模具使其平铺于模具底部；
(5)迅速准确地将准备好的真空绝热板放置于模具中，压实；
(6)继续浇注液体硅橡胶至充分后迅速安放台阶并合模固定；
(7)室温固化或加热固化一定时间后脱模取板，修剪边角。
与现有泡沫保温夹芯板及其制作方法相比，本发明的优点在于：(1)本发明所述的保温层材料(真空绝热板)的导热系数比现有的保温材料低得多，由此带来一系列优越之处：a)大大降低保温层厚度，实现管道的成功“瘦身”；b)现有用传统泡沫材料作保温层的海底输油管道每隔一定距离要对原油进行加热以保持其流动性，而使用本发明所述的复合板可以省去这一环节，既避免了能源的消耗，又简化了工作程序，方便施工；c)本发明优异的保温性能避免了因管道温度不均造成管道负荷的增加，延长管道寿命。(2)本发明制备工艺简单，模具制造费用少。(3)本发明所使用的硅橡胶如室温硫化硅橡胶既起了黏结作用又具备防水功能，简化了管道的“三防体系”，提高了管道的保温效果。(4)本发明所使用的硅橡胶如单组分室温硫化硅橡胶以其良好的收缩率、弹性保证了钢管无缝对接的实现，减少了不必要的热量损失。(5)本发明所述的可变形复合保温板两侧和两端均有台阶，可搭接形成无缝管道保温层和嵌套结构；(6)本发明可根据管道的实际情况而对真空绝热板及硅橡胶保护层的大小、厚度和形状等做出相应的调整而不影响其应有的保温效果。
附图说明
图1为本发明的内部结构示意图。
图示10为硅橡胶保护层，20为真空绝热芯材，30为硅橡胶保护层。
图2为可变形复合保温板弯曲方向台阶拼接示意图。
图3为可变形复合保温板长度方向台阶示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例
实施例1
在模具内壁均匀涂刷一层脱模剂；在7mm厚的真空绝热芯材内外表面预粘接7mm厚的硅橡胶块并将其准确地置于模具中央；将缩聚型硅橡胶的AB组分以20∶1的配比均匀搅拌混合，配得粉色液体硅橡胶；向模具中缓缓倒入混合均匀的液体硅橡胶，合模压实，室温固化24h后经脱模取板、修剪边角得到21mm厚的粉色可变形复合保温板。
实施例2
在模具内壁均匀涂刷一层脱模剂；将8mm厚的铝箔包裹的真空绝热板内外表面预粘接5mm厚的硅橡胶块并将其准确地置于模具中央；将缩聚型硅橡胶的AB组分以30∶1的配比均匀搅拌混合，配得蓝色液体硅橡胶；向模具中缓缓倒入混合均匀的液体硅橡胶，合模压实，室温固化18h后经脱模取板、修剪边角得到18mm厚的蓝色可变形复合保温板。
实施例3
在模具内壁均匀涂刷一层脱模剂；将8mm厚的真空绝热板内外表面预粘接3mm厚的硅橡胶块并将其准确地置于模具中央；将加成型硅橡胶的AB组分以10∶1的配比均匀搅拌混合，配得白色液体硅橡胶；向模具中缓缓倒入混合均匀的液体硅橡胶，合模压实，加热至80℃固化5h后经冷却脱模取板、修剪边角得到14mm厚的白色可变形复合保温板。
实施例4
在模具内壁均匀涂刷一层脱模剂；将10mm厚的铝箔包裹的真空绝热板内外表面预粘接3mm厚的硅橡胶块并将其准确地置于模具中央；将加成型硅橡胶的AB组分以10∶1的配比均匀搅拌混合，配得黑色液体硅橡胶；向模具中缓缓倒入混合均匀的液体硅橡胶，合模压实，加热至150℃固化3h后经冷却脱模取板、修剪边角得到16mm厚的黑色可变形复合保温板。
上述仅为本发明的四个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种可变形复合保温板，其特征在于是由真空绝热芯材和包覆在其外面的聚合物组成。
2.依据权利要求1所述的保温板，其特征在于所述的真空绝热芯材是柔软可变形的。
3.依据权利要求1所述的保温板，其特征在于所述的真空绝热芯材由玻璃棉纤维板和包覆的阻隔膜组成。
4.依据权利要求3所述的芯材，其特征在于所述的玻璃棉纤维板表面均匀间隔分布凹槽，凹槽宽度为15-20mm，间隔为5-10mm。
5.依据权利要求3所述的芯材，其特征在于所述的芯材表层材料为塑料和铝箔复合而成的阻隔膜。
6.依据权利要求1所述的保温板，其特征在于所述的聚合物为硅橡胶、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料、具有闭孔结构的聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫。
7.依据权利要求1所述的保温板，其特征在于所述的保温板厚度为10-21mm。
8.依据权利要求1所述的保温板，其特征在于所述的保温板弯曲方向两侧有台阶，可搭接形成无缝管道保温层。
9.依据权利要求1所述的保温板，其特征在于所述的保温板长度方向两端有台阶，可套入管道上形成嵌套结构。
10.一种可变形复合保温板的制作方法，其特征在于包括下述的顺序步骤：
(1)准备模具，扫尘清理后在模具型腔内壁涂覆脱模剂；
(2)在真空绝热板两侧四周及中心粘接厚度固定的硅橡胶块来实现真空绝热芯材的悬空放置，方便在其两侧浇注液体硅橡胶；
(3)按模具大小和液体硅橡胶室温固化的所需配比，分别计算待浇注的液体硅橡胶各成分的质量，并准确称量；
(4)将固化剂倒入装有硅橡胶的容器，搅拌均匀后再迅速浇入模具使其平铺于模具底部；
(5)迅速准确地将准备好的真空绝热板放置于模具中，压实；
(6)继续浇注液体硅橡胶至充分后迅速安放台阶并合模固定；
(7)室温固化或加热固化一定时间后脱模取板，修剪边角。
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