CN106042550A - 一种柔性保温隔热膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性保温隔热膜，其特征在于：包括PE保护膜、PET塑料薄膜和气凝胶涂层；所述PE保护膜外表面设有铝膜反射层；所述PET塑料薄膜设置在PE保护膜和气凝胶涂层之间；本发明的气凝胶涂层作为保温隔热的主要功能实现层，纳米多孔结构可有效抑制气体热传导和固体热传导，绝热性能高效；铝膜反射层能弥补气凝胶不能抑制辐射热传导的不足，使材料全方面实现保温绝热；柔性保温绝热膜本身厚度只有几毫米，能适应多种复杂的几何形状、力学和热学性能要求；层间结合牢固，使用寿命长。

Description

一种柔性保温隔热膜及其制备方法

技术领域

本发明属于保温材料技术领域，具体涉及一种柔性保温隔热膜及其制备方法。

背景技术

柔性复合材料一般由纤维增强材料和韧性聚合物基体组成，与常用的热固性或热塑性聚合物基体复合材料相比，具有较大的变形范围，有较高的承载载荷能力和良好的疲劳性能。这种材料还有一个明显的特征性能就是在低应力作用下材料呈低刚度性能，而受到高应力作用时却有相当高的强度和刚度。

随着隔热材料的发展，研究人员提出了先进隔热材料与超极绝热材料的概念，与传统的硅酸铝纤维、石英纤维、氧化锆纤维相比，它们的特征是更高的热阻、更薄的厚度、更小的密度、更好的强度。多年的研究表明，气凝胶具备上述的特征，代表着高效隔热材料的发展方向。气凝胶是由胶体粒子或有机高聚物分子相互链接而构成纳米多孔空间网络结构，并在多孔孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料，具有特殊的连续无规则多孔网络结构，由于气凝胶具有纳米尺度的颗粒及大量的孔隙分布，使其具有很低的热导率，但气凝胶机械强度不够，成型困难，所以与其他材料复合是解决此难题的一个优化方案。

授权公告号CN 204312942 U的中国专利，公开了一种气凝胶隔热保温材料，其包括位于上层的第一铝膜反射层、位于下层的第二铝膜反射层以及分布于第一铝膜反射层和第二铝膜反射层之间的中间基础层，所述的中间基础层包含一个以上气凝胶填充的囊状物。该实用新型结构简单，保温隔热性能优良，但是该保温材料能实现普通的卷曲却不能实现复杂形状的贴覆，层间结合也容易老化。

授权公告号为 CN 203629449 U的中国专利，公开了一种气凝胶防护板，包括气凝胶板与功能填料层，所述气凝胶板包覆所述功能填料层，所述功能填料层为多层的纤维制品。所述的气凝胶防护板密度低，导热系数小，保温性能优良，且具有减震吸能效果，但是该结构的防护板能解决气凝胶的掉粉问题，随着震动，防护板的防护及保温的能力将逐渐恶化。

基于气凝胶的保温隔热复合材料制品多为复合板材，不适合异形物体包覆，为了适应复杂几何形状、力学和热学性能的要求，发明一款基于纳米气凝胶的柔性保温隔热材料是十分有益的。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种适应复杂几何形状、力学和热学性能要求的柔性保温隔热膜及其制备方法。

本发明的技术解决方案是这样实现的：一种柔性保温隔热膜，包括PE保护膜、PET塑料薄膜和气凝胶涂层；所述PE保护膜外表面设有铝膜反射层；所述PET塑料薄膜设置在PE保护膜和气凝胶涂层之间；所述PET塑料薄膜为基体，厚度为0.5～2mm；所述气凝胶涂层的厚度为0.5～5mm；所述铝膜反射层的厚度为0.001～0.01mm；所述PE保护膜的厚度为0.01～0.08mm。

优选的，所述气凝胶涂层的气孔率为80～97%，孔洞尺寸为7～50nm，体积密度为0.025～0.035g/cm3。

优选的，该柔性保温隔热膜的制备方法如下：

步骤（1），以盐酸为催化剂，一甲基三乙氧基硅烷（MTES）、二甲基二乙氧基硅烷（DDS）为有机相前驱体，正硅酸乙酯（TEOS）为无机相前驱体，按照Sol-Gel法中溶胶—凝胶—陈化—干燥的过程制备SiO2/有机硅涂层材料。

步骤（2），将上述SiO2/有机硅涂层材料碎化，筛选出直径小于4mm的颗粒，并与有机硅树脂按体积比1：（0.4～0.7）的比例混合，并利用超声震荡使之完全混合，制成均匀分散的涂层材料。

步骤（3），将PET塑料薄膜浸入一定浓度的碳酸钠、碳酸氢钠和磷酸氢二钠配置的除油液中浸泡10～20min除油，再用蒸馏水冲洗干净，再放入一定浓度的氢氧化钠和丙三醇配置的粗化液中50～60min粗化，再用蒸馏水冲洗干净，干燥待用。

步骤（4），将步骤（2）中得到的涂层材料放入涂布机中涂覆于步骤（3）中得到的粗化后的PET塑料薄膜的一侧，涂覆一层经干燥后再次涂覆，气凝胶涂层厚度控制在0.5～5mm，得到半成品。

步骤（5），将步骤（4）中得到的半成品送入真空镀膜机中，使用99%的铝线材为蒸发源，对半成品未经处理的一侧进行镀膜，厚度控制在0.001～0.01mm。

步骤（6），使用热压法，将PE膜压覆于铝膜一面，即得到柔性保温隔热膜。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的一种柔性保温隔热膜及其制备方法，气凝胶涂层作为保温隔热的主要功能实现层，纳米多孔结构可有效抑制气体热传导和固体热传导，绝热性能高效；铝膜反射层能弥补气凝胶不能抑制辐射热传导的不足，使材料全方面实现保温绝热；柔性保温绝热膜本身厚度只有几毫米，能适应多种复杂的几何形状、力学和热学性能要求；层间结合牢固，使用寿命长。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

附图1为本发明的一种柔性保温隔热膜的结构示意图；

其中： 10、PE保护膜；20、PET塑料薄膜；30、气凝胶涂层。

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明。

如附图1所示为本发明所述的一种柔性保温隔热膜，包括PE保护膜10、PET塑料薄膜20和气凝胶涂层30；所述PE保护膜10外表面设有铝膜反射层；所述PET塑料薄膜20设置在PE保护膜10和气凝胶涂层30之间；所述PET塑料薄膜20为基体，厚度为0.5～2mm；所述气凝胶涂层30的厚度为0.5～5mm；所述铝膜反射层的厚度为0.001～0.01mm；所述PE保护膜10的厚度为0.01～0.08mm；所述气凝胶涂层30的气孔率为80～97%，孔洞尺寸为7～50nm，体积密度为0.025～0.035g/cm3；该柔性保温隔热膜的制备方法如下：

步骤（1），以盐酸为催化剂，一甲基三乙氧基硅烷（MTES）、二甲基二乙氧基硅烷（DDS）为有机相前驱体，正硅酸乙酯（TEOS）为无机相前驱体，按照Sol-Gel法中溶胶—凝胶—陈化—干燥的过程制备SiO2/有机硅涂层材料。

步骤（2），将上述SiO2/有机硅涂层材料碎化，筛选出直径小于4mm的颗粒，并与有机硅树脂按体积比1：（0.4～0.7）的比例混合，并利用超声震荡使之完全混合，制成均匀分散的涂层材料。

步骤（3），将PET塑料薄膜浸入一定浓度的碳酸钠、碳酸氢钠和磷酸氢二钠配置的除油液中浸泡10～20min除油，再用蒸馏水冲洗干净，再放入一定浓度的氢氧化钠和丙三醇配置的粗化液中50～60min粗化，再用蒸馏水冲洗干净，干燥待用。

步骤（4），将步骤（2）中得到的涂层材料放入涂布机中涂覆于步骤（3）中得到的粗化后的PET塑料薄膜的一侧，涂覆一层经干燥后再次涂覆，气凝胶涂层厚度控制在0.5～5mm，得到半成品。

步骤（5），将步骤（4）中得到的半成品送入真空镀膜机中，使用99%的铝线材为蒸发源，对半成品未经处理的一侧进行镀膜，厚度控制在0.001～0.01mm。

步骤（6），使用热压法，将PE膜压覆于铝膜一面，即得到柔性保温隔热膜。

实施例一，1、以盐酸为催化剂，一甲基三乙氧基硅烷（MTES）、二甲基二乙氧基硅烷（DDS）为有机相前驱体，正硅酸乙酯（TEOS）为无机相前驱体，按照Sol-Gel法中溶胶—凝胶—陈化—干燥的过程制备SiO2/有机硅涂层材料。

2、将SiO2/有机硅涂层材料碎化，筛选出直径小于4mm的颗粒，并与有机硅树脂按体积比1：0.5的比例混合，并利用超声震荡使之完全混合，制成均匀分散的涂层材料。

3、将1mm后的PET塑料薄膜浸入一定浓度的碳酸钠、碳酸氢钠和磷酸氢二钠配置的除油液中浸泡15min除油，再用蒸馏水冲洗干净，再放入一定浓度的氢氧化钠和丙三醇配置的粗化液中55min粗化，再用蒸馏水冲洗干净，干燥待用。

4、将均匀分散的涂层材料放入涂布机中涂覆于粗化后的PET塑料薄膜的一侧，涂覆一层经干燥后再次涂覆，气凝胶涂层厚度控制在3mm，得到半成品。

5、将半成品送入真空镀膜机中，使用99%的铝线材为蒸发源，对半成品未经处理的一侧进行镀膜，工作真空度设为3×10-2Pa，厚度控制在0.005mm。

6、使用热压法，将PE膜压覆于铝膜一面，即得到柔性保温隔热膜。

该柔性保温隔热膜总体厚度约为4mm，适用温度范围宽，可在-100℃～200℃的温度范围内长期使用，热导率为0.033～0.036W/（m·k），占用空间极少，表面压覆PE保护膜可有效抑制铝膜的氧化腐蚀，延长使用寿命。

本发明的一种柔性保温隔热膜及其制备方法，气凝胶涂层作30为保温隔热的主要功能实现层，纳米多孔结构可有效抑制气体热传导和固体热传导，绝热性能高效；铝膜反射层能弥补气凝胶不能抑制辐射热传导的不足，使材料全方面实现保温绝热；柔性保温绝热膜本身厚度只有几毫米，能适应多种复杂的几何形状、力学和热学性能要求；层间结合牢固，使用寿命长。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种柔性保温隔热膜，其特征在于：包括PE保护膜、PET塑料薄膜和气凝胶涂层；所述PE保护膜外表面设有铝膜反射层；所述PET塑料薄膜设置在PE保护膜和气凝胶涂层之间；所述PET塑料薄膜为基体，厚度为0.5～2mm；所述气凝胶涂层的厚度为0.5～5mm；所述铝膜反射层的厚度为0.001～0.01mm；所述PE保护膜的厚度为0.01～0.08mm。

2.根据权利要求1所述的一种柔性保温隔热膜，其特征在于：所述气凝胶涂层的气孔率为80～97%，孔洞尺寸为7～50nm，体积密度为0.025～0.035g/cm3。

3.根据权利要求1所述的一种柔性保温隔热膜，其特征在于：该柔性保温隔热膜的制备方法如下：

步骤（1），以盐酸为催化剂，一甲基三乙氧基硅烷（MTES）、二甲基二乙氧基硅烷（DDS）为有机相前驱体，正硅酸乙酯（TEOS）为无机相前驱体，按照Sol-Gel法中溶胶—凝胶—陈化—干燥的过程制备SiO2/有机硅涂层材料;

步骤（2），将上述SiO2/有机硅涂层材料碎化，筛选出直径小于4mm的颗粒，并与有机硅树脂按体积比1：（0.4～0.7）的比例混合，并利用超声震荡使之完全混合，制成均匀分散的涂层材料;

步骤（3），将PET塑料薄膜浸入一定浓度的碳酸钠、碳酸氢钠和磷酸氢二钠配置的除油液中浸泡10～20min除油，再用蒸馏水冲洗干净，再放入一定浓度的氢氧化钠和丙三醇配置的粗化液中50～60min粗化，再用蒸馏水冲洗干净，干燥待用;

步骤（4），将步骤（2）中得到的涂层材料放入涂布机中涂覆于步骤（3）中得到的粗化后的PET塑料薄膜的一侧，涂覆一层经干燥后再次涂覆，气凝胶涂层厚度控制在0.5～5mm，得到半成品;

步骤（5），将步骤（4）中得到的半成品送入真空镀膜机中，使用99%的铝线材为蒸发源，对半成品未经处理的一侧进行镀膜，厚度控制在0.001～0.01mm;

步骤（6），使用热压法，将PE膜压覆于铝膜一面，即得到柔性保温隔热膜。