CN104763862B - 一种真空隔热板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种真空隔热板，包括隔热芯板以及包裹在隔热芯板外层的铝基阻气膜，隔热芯板包括质量百分比为94～96%的高强度聚苯乙烯，质量百分比为2～3%的二氧化碳，质量百分比为0.5～1.5%的乙醇，余量为助剂，以及一种真空隔热板的制备方法。采用本发明的真空隔热板及其制备方法，绿色环保，更有利于产品的可持续发展，并且生产线运行快速平稳,在加工速度提高的同时，大大降低了生产成本及能耗。产品泡孔壁厚度增加，密度增大至42‑50kg/m3，导热系数保持恒定的同时，强度变大，可承受长期受压条件下的蠕变。其均质闭孔泡沫结构使生产出的板材稳定性好、抗压强度高，同时使用寿命更长。
Description
技术领域
本发明涉及一种隔热板及其制备方法，尤其涉及一种利用二氧化碳挤塑板作为芯板的真空隔热板。
背景技术
真空隔热板是真空保温材料中的一种，是由填充芯材与真空保护表层复合而成，它有效地避免空气对流引起的热传递，因此导热系数可大幅度降低。通常真空隔热板的芯材采用的是玻璃棉或硅粉。存在使用寿命短、成本高、制备困难、人工环节多产品质量不稳定等缺点。挤塑式聚苯乙烯隔热保温板，它是以聚苯乙烯树脂为原料加上其他的原辅料与聚合物,通过加热混合，同时注入催化剂，然后挤塑压出成型而制造的硬质泡沫塑料板.它的学名为绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（简称XPS),XPS具有闭孔蜂窝结构，这种结构让XPS板有低热导系数、抗老化性，质地轻、强度高，便于切割、运输，且不易破损、安装方便，广泛应用于建筑物屋面、钢结构屋面、建筑物墙体保温、建筑物地面保湿、广场地面保温、地面冻胀控制、中央空调通风管道保温等。生产均为机械化全自动生产，产量高，质量稳定性极佳。是制作真空隔热板的极佳材料。目前，聚苯乙烯挤塑板生产中，常使用“氟系列”发泡剂，如氟利昂（CFC、HCFC、HFC等），HCFC-142b(1-氯-1,1-二氟乙烷)、HCFC-22（一氯二氟甲烷），这类发泡剂在使用过程中有毒气体会慢慢释放出来，对真空隔热板内的真空度造成影响。导致保温度下降，强度降低，同时氟利昂对臭氧层破坏严重，对环境及人类健康的危害是巨大的。有鉴于此，如何解决真空隔热板存在的种种不足，已成为本领域一项亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中真空隔热板的芯材采用硅粉或玻璃棉，制备困难，且使用寿命短等缺点。使用挤塑板等高效材料，又存在广泛使用“氟系列”发泡剂的现状，以及板材吸水率高，稳定度不足，生产成本居高不下的情况，本发明提供一种真空隔热板及其制备方法。
本发明提供一种真空隔热板，包括隔热芯板以及包裹在隔热芯板外层的阻气铝基复合膜，隔热芯板包括质量百分比为94～96%的高强度聚苯乙烯，质量百分比为2～3%的二氧化碳，质量百分比为0.5～1.5%的乙醇，余量为助剂。
优选地，真空隔热板的助剂为纳米级碳酸钙粉、环六溴十二烷或色母中的一种或几种；
优选地，真空隔热板的助剂为纳米级碳酸钙粉；
优选地，真空隔热板的聚苯乙烯颗粒熔融指数大于3.5g/10min；
优选地，真空隔热板的隔热芯板芯材密度大于42kg/m3,泡孔平均直径小于0.05毫米;
优选地，真空隔热板的隔热芯板抗压强度大于500KPa;
本发明还提供一种真空隔热板的制备方法，采用以下操作步骤：
1）将质量百分比为94～96%的聚苯乙烯、质量百分比为0.5～1.5%的乙醇以及助剂加入挤出机中，混合均匀并加热至160℃～260℃，以使所有原料完全融合；
2）继续在步骤1）的混合材料中通入质量百分比为2～3%的二氧化碳和质量百分比为0.5～1.5%的乙醇，升压至15～20MPa，使作为发泡剂的二氧化碳与聚苯乙烯形成的混合材料充分混合以生成凝胶，挤出主机转速不大于20rpm.牵引机速度不大于5cm/s；
3）将凝胶降温至100℃～105℃后挤出，降致一个大气压后，原处于液态的二氧化碳气化逸出，制得具有聚苯乙烯均匀发泡结构的隔热芯板；
4）利用电热丝将步骤3）中的隔热芯板切成一公分至五公分的平整薄片，并在薄片上压出凹槽或孔，将吸气剂放入凹槽或孔中形成复合隔热芯板；
5）将复合隔热芯板放置在阻气铝基复合膜中，抽真空，即制得真空隔热板；
优选地，真空隔热板的制备方法中步骤4）的吸气剂为氧化钙粉末及金属合金吸气剂的复合吸气剂；
优选地，真空隔热板的制备方法中金属合金吸气剂为TiAlMn金属合金粉末或TiAlFe金属合金粉末。
采用本发明的真空隔热板及其制备方法，绿色环保，更有利于产品的可持续发展，并且生产线运行快速平稳,在加工速度提高的同时，大大降低了生产成本及能耗，产品泡孔壁厚度增加，密度增大，导热系数保持基本恒定的前提下，强度有较大提高，密度增大至42-50kg/m3，其均质闭孔泡沫结构使生产出的板材稳定性好、抗压强度高，同时使用寿命更长。
具体实施方式
为了更清楚地理解本发明的技术内容，下面对本发明的实施方式作进一步的详细描述。
该真空隔热板由隔热芯板以及包裹在隔热芯板外层的阻气铝基复合膜组成，隔热芯板包括质量百分比为94～96%的高强度聚苯乙烯，质量百分比为2～3%的二氧化碳，质量百分比为0.5～1.5%的乙醇，余量为助剂，助剂选用纳米级碳酸钙粉、环六溴十二烷或色母中的一种或几种，聚苯乙烯颗粒的熔融指数大于3.5g/10min。隔热芯板的芯材密度大于42kg/m3,泡孔平均直径小于0.05毫米，抗压强度大于500KPa。
实施例1
将质量百分比为94%的高强度聚苯乙烯以及质量百分比为2.5%的纳米级碳酸钙粉加入挤出机中，其中，聚苯乙烯颗粒的熔融指数为3.8g/10min。混合均匀并加热至260℃，以使所有原料融合，完全融合后继续在混合材料中通入质量百分比为3%的二氧化碳和质量百分比为0.5%的乙醇，升压至15MPa，使作为发泡剂的二氧化碳与聚苯乙烯形成的混合材料充分混合以生成凝胶，挤出主机转速为20rpm.牵引机速度为5cm/s。将凝胶降温至100℃后挤出，降致一个大气压，使原处于液态的二氧化碳气化逸出，制得具有聚苯乙烯均匀发泡结构的隔热芯板，然后利用电热丝将隔热芯板切成二公分的薄片，并在薄片上压出凹槽，将氧化钙粉末及TiAlMn金属合金粉末的复合吸气剂放入凹槽中形成复合隔热芯板，再将复合隔热芯板放置在阻气铝基复合膜中，抽真空，即制得真空隔热板。
实施例2
将质量百分比为96%的高强度聚苯乙烯以及质量百分比为0.5%的环六溴十二烷加入挤出机中，其中，聚苯乙烯颗粒的熔融指数为4g/10min。混合均匀并加热至260℃，以使所有原料融合，完全融合后继续在混合材料中通入质量百分比为2%的二氧化碳和质量百分比为1.5%的乙醇，升压至20MPa，使作为发泡剂的二氧化碳与聚苯乙烯形成的混合材料充分混合以生成凝胶，挤出主机转速为18rpm.牵引机速度为4.5cm/s。将凝胶降温至105℃后挤出，降致一个大气压，使原处于液态的二氧化碳气化逸出，制得具有聚苯乙烯均匀发泡结构的隔热芯板，然后利用电热丝将隔热芯板切成三公分的薄片，并在薄片上压出孔，将氧化钙粉末及TiAlMn金属合金粉末的复合吸气剂放入孔中形成复合隔热芯板，再将复合隔热芯板放置在阻气铝基复合膜中，抽真空，即制得真空隔热板。
实施例3
将质量百分比为95%的高强度聚苯乙烯以及质量百分比为1.5%的纳米级碳酸钙粉加入挤出机中，其中，聚苯乙烯颗粒的熔融指数为4.5g/10min。混合均匀并加热至180℃，以使所有原料融合，完全融合后继续在混合材料中通入质量百分比为2.5%的二氧化碳和质量百分比为1%的乙醇，升压至15MPa，使作为发泡剂的二氧化碳与聚苯乙烯形成的混合材料充分混合以生成凝胶，挤出主机转速为15rpm.牵引机速度为4cm/s。将凝胶降温至105℃后挤出，降致一个大气压，使原处于液态的二氧化碳气化逸出，制得具有聚苯乙烯均匀发泡结构的隔热芯板，然后利用电热丝将隔热芯板切成五公分的薄片，并在薄片上压出孔，将氧化钙粉末及TiAlFe金属合金粉末的复合吸气剂放入孔中形成复合隔热芯板，再将复合隔热芯板放置在阻气铝基复合膜中，抽真空，即制得真空隔热板。
采用本发明的真空隔热板及其制备方法，采用专用高强度的挤塑板芯材。具有绿色环保，生产线运行快速平稳,在加工速度提高的同时，大大降低了生产成本及能耗，产品泡孔壁厚度增加，芯材导热系数有所提高，强度变大，密度增大至42-50kg/m3,稳定性好、抗压强度高，同时吸水率低。配合专用的吸气剂，可以保持内部压力的恒定，保证真空隔热板导热系数的恒定。产品极其适用于工业大规模生产。
上文中描述了本发明的具体实施方式。但是，在本领域中的普通技术人员能够理解，不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书限定的范围内。
Claims (8)
1.一种真空隔热板，其特征在于，包括隔热芯板以及包裹在所述隔热芯板外层的阻气铝基复合膜，所述隔热芯板包括质量百分比为94～96％的高强度聚苯乙烯，质量百分比为2～3％的二氧化碳，质量百分比为0.5～1.5％的乙醇，余量为助剂，所述隔热芯板的芯材密度大于42kg/m³,泡孔平均直径小于0.05毫米。
2.如权利要求1所述的真空隔热板，其特征在于，所述助剂为纳米级碳酸钙粉、环六溴十二烷或色母中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的真空隔热板，其特征在于，所述助剂为纳米级碳酸钙粉。
4.如权利要求1所述的真空隔热板，其特征在于，所述聚苯乙烯颗粒的熔融指数大于3.5g/10min。
5.如权利要求1所述的真空隔热板，其特征在于，所述隔热芯板的抗压强度大于500KPa。
6.一种如权利要求1所述的真空隔热板的制备方法，其特征在于，采用以下操作步骤：
1)将所述质量百分比为94～96％的聚苯乙烯,以及所述助剂加入挤出机中，混合均匀并加热至160℃～260℃，以使所有原料完全融合；
2)继续在所述步骤1)的混合材料中通入质量百分比为2～3％的二氧化碳和质量百分比为0.5～1.5％的乙醇，升压至15～20MPa， 使作为发泡剂的二氧化碳与聚苯乙烯形成的混合材料充分混合以生成凝胶，挤出主机转速不大于20rpm，牵引机速度不大于5cm/s；
3)将所述凝胶降温至100℃～105℃后挤出，降致一个大气压后，原处于液态的二氧化碳气化逸出，制得具有聚苯乙烯均匀发泡结构的所述隔热芯板；
4)利用电热丝将所述步骤3)中的隔热芯板切成一公分至五公分的平整薄片，并在薄片上压出凹槽或孔，将吸气剂放入所述凹槽或孔中形成复合隔热芯板；
5)将所述复合隔热芯板放置在阻气铝基复合膜中，抽真空，即制得所述真空隔热板。
7.如权利要求6所述的真空隔热板的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中的吸气剂为氧化钙粉末及金属合金吸气剂的复合吸气剂。
8.如权利要求7所述的真空隔热板制备方法，其特征在于，所述金属合金吸气剂为TiAlMn金属合金粉末或TiAlFe金属合金粉末。
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