CN104482355A - 多层复合型保温隔热板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多层复合型保温隔热板及其制备方法，该保温隔热板包括保温隔热层、附接于保温隔热层的上表面的铝材层、以及涂覆于铝材层的上表面的外涂层，其中，外涂层包括第一基体以及散布于第一基体中的中空陶瓷球；保温隔热层包括第二基体以及散布于第二基体中的闭孔颗粒。其中，保温隔热层的上表面和下表面至少之一形成有若干凹穴。该多层复合型保温隔热板在进一步提高保温隔热效果的同时，还具有美观、阻燃、耐候、耐腐蚀、防水等优点。

Description

多层复合型保温隔热板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种保温隔热材料，特别涉及一种保温隔热板及其制备方法。
背景技术
目前，有机和无机保温材料广泛应用于工业设备及建筑墙体。有机材料如发泡聚苯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)、喷涂聚氨酯(SPU)以及聚苯颗粒等，具有质量轻、隔热性能好、防水性能好的优点，但致命弱点是防火能力差。无机材料如玻璃棉、岩棉，总体的优势是无毒、防火性能好，但其密度较大，易吸水。有机材料与无机保温材料各自有其优点与不足，如何将这两种类型的材质结合在一起以达到扬长避短、优势互补的理想保温材料已迫在眉睫。
目前国内外在保温材料领域的研究多局限于单一材料，即使是制成复合型保温材料，保温效果也是来自于其中一种材料，而其他材料对保温的贡献不大。复合的目的多数是为了美化、抗压、支撑、隔音、防水、防火等。
例如，中国专利申请第201320735327.4号中公开了一种抗高压隔热保温板，由隔热板、承重陶瓷柱及外层复合膜构成，在隔热板内嵌装承重陶瓷柱，在隔热板外套装外层复合膜，隔热板外包裹一层热缩膜，承重陶瓷柱竖直下压嵌装在隔热板的一面，其里端嵌装在隔热板内，其外端在隔热板内，至少齐平。
又如中国专利申请第02255776.8号中公开了彩色防水防潮保温隔热板，包括保温隔热层，在保温隔热层上面还依次设有防水防潮层和彩色表面层。彩色表面层用彩色水泥或掺有氧化颜料的水泥砂浆或混凝土制成，防水防潮层用防水保温毡、沥青胶或防水涂料制成，保温隔热层 用水泥和珍珠岩颗粒或聚苯乙烯颗粒制成。
再如中国专利申请第94238814.3号中公开了一种新型屋面轻质保温隔热板，由四只底脚支承的保温隔热板，其芯层主要以膨胀珍珠岩作为保温隔热材料层，其外层以水泥砂浆作为加强材料层，底板的对角线上外加二条横截面呈半圆形的肋。
然而，上述专利申请文献中的各种保温隔热板虽然在保温的同时兼具美化、抗压、支撑、隔音、防水或防火等效果，但是其中一些材料并不具有保温隔热作用，即使具有保温隔热作用，效果也不是很理想。因此，所达到的保温效果尚有提升的余地。
发明内容
为了进一步提升保温效果，本申请的发明人反复进行了深入的研究，结果发现，通过选择多种保温隔热效果优良的材料进行复合，并且使接合的面上形成凹穴，能够有效提高保温隔热性能。
本发明的目的是提供一种多层复合型保温隔热板及其制备方法，所述多层复合型保温隔热板在有效提高保温隔热性能的同时，还具有美观性、阻燃性、耐候性、耐腐蚀性、防水性等性能。
本发明提供一种多层复合型保温隔热板，其包括保温隔热层、附接于保温隔热层的上表面的铝材层、以及涂覆于铝材层的上表面的外涂层，其中，外涂层包括第一基体以及散布于第一基体中的中空陶瓷球；保温隔热层包括第二基体以及散布于第二基体中的闭孔颗粒；保温隔热层的上表面和下表面至少之一形成有若干凹穴。
可选择地，第一基体可以由硅丙乳液、水性氟碳乳液、或者两者的混合液凝固后形成。
可选择地，第二基体可以由酚醛树脂、聚氨酯、或者两者的混合液凝固后形成。
可选择地，还可以包括附着于保温隔热层的下表面的内衬层，内衬层为多孔发泡水泥。
可选择地，在内衬层的与保温隔热层相接合的面上可以形成有若干 凹穴。
可选择地，保温隔热层的上表面和下表面均可以形成有若干凹穴，在铝材层的与保温隔热层相接合的面上形成有若干凹穴。
优选地，凹穴以等间距形成，且大小相等，使保温隔热层与铝材层接合后凹穴彼此对应而形成封闭的孔穴，使保温隔热层与内衬层接合后凹穴也彼此对应而形成封闭的孔穴。
可选择地，闭孔颗粒可以为闭孔膨胀珍珠岩颗粒或发泡的苯乙烯。
根据本发明的另一方面，提供一种多层复合型保温隔热板的制备方法，包括：(1)、将闭孔颗粒与酚醛树脂混合后立刻注入第一模具中，固化后形成保温隔热层；(2)、使陶瓷中空球形颗粒均匀地分散到硅丙乳液与水性氟碳乳液的混合液中，并将其喷涂到铝材层的上表面，干燥后形成外涂层；以及(3)、使铝材层的未喷涂外涂层的面附着于上述保温隔热层。
可选择地，该方法还可以包括：(4)、将水泥注入第二模具，再注入苯丙乳液进行发泡，固化后形成内衬层；以及(5)、将内衬层附着于保温隔热板的下表面。
本发明的有益效果是：(1)、通过精心选择本发明的多层复合型保温隔热板中的各个层的材料，使该多层复合型保温隔热板的每一层均能够发挥充分的保温隔热效果；(2)、整体上该多层复合型保温隔热板的每一层均具有闭孔或中空结构，从而有效提高了隔热性能；(3)、另外，通过使不同的保温材料层之间以形成有封闭凹穴的方式进行接合，所得到的多层复合型保温隔热板能够更加有效地阻隔热传递，从而进一步加强了其保温隔热效果；(4)、当然，本发明选择的保温隔热材料同时兼具有优良的美观性、阻燃性、耐候性、耐腐蚀性、防水性等性能，适合用于建筑外墙保温以及工业设备保温领域。
附图说明
图1示出了本发明的多层复合型保温隔热板的实施方式1的截面结构示意图。
图2示出了本发明的多层复合型保温隔热板的实施方式2的截面结 构示意图。
图3示出了本发明的多层复合型保温隔热板的实施方式3的截面结构示意图。
图4示出了本发明的多层复合型保温隔热板的实施方式4的截面结构示意图。
图5示出了本发明的多层复合型保温隔热板的实施方式5的截面结构示意图。
具体实施方式
以下，将对本发明的具体实施方式进行详细地说明，但这些说明仅用于示意性说明本发明，而无意限制本发明的保护范围。
首先，对本发明的多层复合型保温隔热板中的各层材料分别进行说明。
1.外涂层
上述外涂层包括第一基体以及散布于上述第一基体中的中空陶瓷颗粒。上述外涂层作为本发明的多层复合型保温隔热板中的最外层，通过第一基体实现优良的美观性、耐候性、耐腐蚀性、防水性等性能。此外，通过中空陶瓷颗粒实现保温隔热的效果。
作为上述第一基体，可以选择使用外墙涂料中公知的涂料，例如：聚乙烯醇缩丁醛乳液、改性聚乙烯醇乳液、过氯乙烯乳液、丙烯酸酯乳液、有机硅改性丙烯酸树脂乳液、硅丙树脂乳液、醇酸树脂乳液、氯化橡胶外墙、乳胶乳液、氟碳乳液等。其中，从喷涂效果、中空陶瓷颗粒的分散性、以及美观性、耐候性、耐腐蚀性、防水性等方面出发，优选氟碳乳液、硅丙树脂乳液，更优选氟碳乳液与硅丙乳液按质量比范围1:2～2:1(比如1:1)制成的混合涂料。
上述中空陶瓷颗粒具有轻质、密度小、低导热、比面积小、抗压强度高、熔点高、热反射率高、热传导系数和热收缩系数小、化学稳定性良好、无毒、高分散等优点，而且还具有优良的保温隔热隔音效果。其导热系数为0.030W/m.k以下，通过散布于上述第一基体中可以使外涂 层自身达到良好的保温隔热效果。
关于中空陶瓷颗粒的使用量，相对于第一基体100质量份添加30～60质量份，优选40～50质量份。这是由于，小于30质量份，不能充分保证外涂层的保温隔热效果，而添加超过60质量份时，保温隔热效果饱和，生产成本提高。
关于中空陶瓷颗粒的尺寸，为了不影响外涂层的平滑性以及美观性，使用50～200μm的中空陶瓷颗粒。
2.铝材层
本发明中的铝材没有特别的限定，可以使用本领域中广泛使用的高强度铝合金板材，其常用厚度为1.5、2.0、2.5、3.0mm。铝材层优选为一个表面上形成有若干凹穴的铝板，上述凹穴以等间距形成，且大小相等。
3.保温隔热层 
上述保温隔热层包括第二基体以及散布于第二基体中的闭孔颗粒。上述保温隔热层的厚度为2mm以上，可以根据具体情况进行调节。
在上述保温隔热层中，由第二基体包覆闭孔材料而形成了“石榴”结构，该“石榴”结构除了能够实现充分的保温隔热作用之外，还具有如下特点：某一“石榴”颗粒燃烧时，具有自熄性，其它颗粒不会燃烧。因此，可起到阻燃作用。
上述第二基体主要包括粘合剂、固化剂和添加剂等。
作为上述粘合剂，没有特别限定，例如：酚醛树脂、聚醋酸乙烯、合成橡胶、聚氨酯、SBS类、丙烯酸酯类、以及环氧树脂类等有机粘合剂；以水泥为主料的粘合剂类、硅酸盐类和氧镁水泥类等无机粘合剂。其中，优选为酚醛树脂类。
作为上述固化剂，没有特别限定，只要是能够促进要固化物质由较低分子量的线型或支型结构转变为交联网状极大分子结构的化学物质即可，需要说明的是，固化剂(或其分解物)能够参与到固化结构中。例如：苯胺、三聚氰胺、脲醛等。
作为上述添加剂，可以使用作为碳源的石墨或炭黑、以及作为抗氧化剂的铝粉或硅粉等。
散布于上述第二基体中的闭孔颗粒，可以使用闭孔珍珠岩、中空玻化微珠、膨胀珍珠岩等。但优选闭孔膨胀珍珠岩，只是由于，闭孔珍珠岩通过最大可能地达到闭孔，可以避免本身吸水以及连通空隙的毛细管渗透吸水，从而克服了传统膨胀珍珠岩吸水率大、强度低、流动性差的特点，延伸了膨胀珍珠岩的应用领域，具有强度高、吸水率低、强度高、混合性好、易分散等特点。
关于上述闭孔颗粒的使用量，相对于第二基体100质量份添加100～200质量份，优选130～160质量份。这是由于，小于100质量份，不能充分保证外涂层的保温隔热效果，而添加超过200质量份时，保温隔热效果饱和，生产成本提高。此外，闭孔颗粒的孔径可以在0.35～1mm的范围内选择。
4.内衬层
上述内衬层为多孔发泡水泥，其可以使用苯丙乳液作为发泡剂对水泥进行发泡，形成空腔结构。由此，能够实现良好的保温效果，同时减少保温板的容重，且与墙体具有良好的粘接性能。
下面，参考附图，对本发明的多层保温隔热板的结构进行具体地说明。
图1示出了本发明的多层复合型保温隔热板的实施方式1的截面结构示意图。该多层复合型保温隔热板A包括外涂层1、铝材层2和保温隔热层3。其中，外涂层1包括第一基体11以及散布于上述第一基体11中的中空陶瓷颗粒12，保温隔热层3包括第二基体31以及散布于第二基体中的闭孔颗粒32，在保温隔热层3的与铝材层2接合的面上形成有若干凹穴33，上述凹穴以等间距形成，且大小相等。需要说明的是，本发明中也包括凹穴以任意间距形成、且大小、形状任意的情况。
图2示出了本发明的多层复合型保温隔热板的实施方式2的截面结构示意图。该多层复合型保温隔热板B包括外涂层1、铝材层2、保温隔热层3和内衬层4。其中，外涂层1包括第一基体11以及散布于上述第一基体11中的中空陶瓷颗粒12，保温隔热层3包括第二基体31以及散布于第二基体中的闭孔颗粒32，内衬层4为多孔发泡水泥，其可以使用苯丙乳液作为发泡剂对水泥41进行发泡，形成空腔结构42，在保温隔热层3的上下表面(即，与铝材层2接合的面和与内衬层4接合的面) 上均形成有若干凹穴33，上述凹穴以等间距形成，且大小相等。需要说明的是，本发明中也包括凹穴以任意间距形成且大小、形状任意的情况。
图3示出了本发明的多层复合型保温隔热板的实施方式3的截面结构示意图。该多层复合型保温隔热板C包括外涂层1、铝材层2、保温隔热层3和内衬层4。其中，外涂层1包括第一基体11以及散布于上述第一基体11中的中空陶瓷颗粒12，保温隔热层3包括第二基体31以及散布于第二基体中的闭孔颗粒32，内衬层4为多孔发泡水泥，其可以使用苯丙乳液作为发泡剂对水泥41进行发泡，形成空腔结构42，在保温隔热层3的与铝材层2接合的面上形成有若干凹穴33，在铝材层2的与保温隔热层3接合的面上也形成有若干凹穴22，保温隔热层3和铝材层2上的上述凹穴以等间距形成，且大小相等，从而使保温隔热层3与铝材层2接合后凹穴彼此对应而形成封闭的孔穴。需要说明的是，本发明中也包括凹穴以任意间距形成、且大小、形状任意的情况。
图4示出了本发明的多层复合型保温隔热板的实施方式4的截面结构示意图。该多层复合型保温隔热板D包括外涂层1、铝材层2、保温隔热层3和内衬层4。其中，外涂层1包括第一基体11以及散布于上述第一基体11中的中空陶瓷颗粒12，保温隔热层3包括第二基体31以及散布于第二基体中的闭孔颗粒32，内衬层4为多孔发泡水泥，其可以使用苯丙乳液作为发泡剂对水泥41进行发泡，形成空腔结构42，在保温隔热层3的上下表面(即，与铝材层2接合的面和与内衬层4接合的面)上均形成有若干凹穴33，在铝材层2的与保温隔热层3接合的面上也形成有若干凹穴22，保温隔热层3和铝材层2上的上述凹穴以等间距形成，且大小相等，从而使保温隔热层3与铝材层2接合后凹穴彼此对应而形成封闭的孔穴。需要说明的是，本发明中也包括凹穴以任意间距形成、且大小、形状任意的情况。
图5示出了本发明的多层复合型保温隔热板的实施方式5的截面结构示意图。该多层复合型保温隔热板E包括外涂层1、铝材层2、保温隔热层3和内衬层4。其中，外涂层1包括第一基体11以及散布于上述第一基体11中的中空陶瓷颗粒12，保温隔热层3包括第二基体31以及散布于第二基体中的闭孔颗粒32，内衬层4为多孔发泡水泥，其可以使用苯丙乳液作为发泡剂对水泥41进行发泡，形成空腔结构42，在保温隔热层3的上下表面(即，与铝材层2接合的面和与内衬层4接合的面) 上均形成有若干凹穴33，在铝材层2的与保温隔热层3接合的面上也形成有若干凹穴22，在内衬层4的与保温隔热层3接合的面上也形成有若干凹穴43，保温隔热层3、铝材层2和内衬层4上的上述凹穴以等间距形成，且大小相等，从而使保温隔热层3与铝材层2接合后凹穴彼此对应而形成封闭的孔穴，使保温隔热层3与内衬层4接合后凹穴也彼此对应而形成封闭的孔穴。需要说明的是，本发明中也包括凹穴以任意间距形成、且大小、形状任意的情况。
最后，对本发明的多层复合型保温隔热板的制备方法进行说明。
本发明的多层复合型保温隔热板的制备方法包括如下工序：
(1)、将闭孔颗粒在常温下用2.5-5％(比如3％)的液状粘合剂浸润，然后加入添加剂和固化剂，注入第一模具中，进行加压加温，压力达到100～200Mpa(比如150Mpa)、温度达到180-200℃(比如190℃)时开始固化而形成保温隔热层；
(2)、使陶瓷中空球形颗粒均匀地分散到硅丙乳液与水性氟碳乳液的混合液中，并将其喷涂到铝材层的上表面，干燥后形成外涂层；以及
(3)、使铝材层的未喷涂外涂层的面附着于上述保温隔热层。
在多层复合型保温隔热板还包括内衬层的情况下，其制备方法还包括如下工序：
(4)、将水泥注入第二模具，再注入苯丙乳液进行发泡，固化后形成内衬层；以及
(5)、将内衬层附着于上述多层复合型保温隔热板的下表面。
其中，上述第一模具是在上下表面中的至少一个表面上以等间距形成有若干大小相同的凹穴的板状模具，上述第二模具是在一个表面上以等间距形成有若干大小相同的凹穴的板状模具。需要说明的是，上述第一模具以及第二模具中也包括凹穴以任意间距形成、且大小、形状任意的情况。
另外，可以通过粘结或机械方法使铝材层附着于上述保温隔热层，以及使上述内衬层附着于上述多层复合型保温隔热板的下表面。上述机械方法包括：紧固件连接、卡扣连接等，比如螺栓连接。
尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发 明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。此外，系统各处的温度和压力参数可以根据具体使用条件在本发明所公开的范围内适当选取。

Claims (10)

1.一种多层复合型保温隔热板，包括保温隔热层、附接于所述保温隔热层的上表面的铝材层、以及涂覆于所述铝材层的上表面的外涂层，其特征在于：
所述外涂层包括第一基体以及散布于所述第一基体中的中空陶瓷球；
所述保温隔热层包括第二基体以及散布于所述第二基体中的闭孔颗粒；以及
其中，所述保温隔热层的上表面和下表面至少之一形成有若干凹穴。
2.如权利要求1所述的多层复合型保温隔热板，其特征在于，所述第一基体由硅丙乳液与水性氟碳乳液的混合液制成。
3.如权利要求1所述的多层复合型保温隔热板，其特征在于，所述第二基体由酚醛树脂制成。
4.如权利要求1～3中任一项所述的多层复合型保温隔热板，其特征在于，还包括附着于所述保温隔热层的下表面的内衬层，所述内衬层为多孔发泡水泥。
5.如权利要求4所述的多层复合型保温隔热板，其特征在于，在所述内衬层的与所述保温隔热层相接合的面上形成有若干凹穴。
6.如权利要求5所述的多层复合型保温隔热板，其特征在于，所述保温隔热层的上表面和下表面均形成有若干凹穴，在所述铝材层的与所述保温隔热层相接合的面上形成有若干凹穴。
7.如权利要求6所述的多层复合型保温隔热板，其特征在于，所述凹穴以等间距形成，且大小相等，使保温隔热层与铝材层接合后凹穴彼此对应而形成封闭的孔穴，使保温隔热层与内衬层接合后凹穴也彼此对应而形成封闭的孔穴。
8.如权利要求1～3中任一项所述的多层复合型保温隔热板，其特征在于，所述闭孔颗粒为闭孔膨胀珍珠岩颗粒或发泡的苯乙烯。
9.一种如权利要求1～8中任一项所述的多层复合型保温隔热板的制备方法，其特征在于，包括：
(1)、将闭孔颗粒与酚醛树脂混合后立刻注入第一模具中，固化后形成保温隔热层；
(2)、使陶瓷中空球形颗粒均匀地分散到硅丙乳液与水性氟碳乳液的混合液中，并将其喷涂到铝材层的上表面，干燥后形成外涂层；以及
(3)、使所述铝材层的未喷涂外涂层的面附着于上述保温隔热层。
10.如权利要求9所述的多层复合型保温隔热板的制备方法，其特征在于，还包括：
(4)、将水泥注入第二模具，再注入苯丙乳液进行发泡，固化后形成内衬层；以及
(5)、将内衬层附着于保温隔热板的下表面。
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