CN107270040B - 一种保温隔热板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保温隔热板，所述保温隔热板包括保温层、分布于所述保温层上下侧的支撑层、位于保温层和支撑层之间的用于粘结所述支撑层和保温层的粘结剂层、至少附着于所述支撑层远离保温层一侧表面的热反射层、以及边缘防冷桥结构；所述边缘防冷桥结构位于所述保温层的周缘且用于隔开位于保温层上下侧两层支撑层。本发明所述的防冷桥结构能避免隔热保温板内外表面之间形成冷桥，可以提高了隔热保温板的保温效果。

Description

一种保温隔热板
技术领域
本发明涉及一种复合材料保温隔热板，属于隔热材料领域。
背景技术
目前，真空绝热板主要分为粉体芯材和玻璃纤维材料芯材。粉体芯材采用纳米级气相二氧化硅（气凝胶），在应用中无环境污染，但由于使用寿命较短且成本过高限制了其应用。而玻璃纤维芯材的真空绝热板在应用中也具有局限性，国内生产的以玻璃纤维为主要填充芯材的真空保温绝热材料，存在着需要较高的真空度，耐弯折性能差等缺点。在同类型复合材料保温板中，申请专利号为CN 104390101 A 公开了一种复合式多功能玻璃纤维保温板及其制备方法，其中所提到的保温板，同样采用玻璃纤维材料与无机材料混合并在网格上固化成型。申请专利号为CN 105906243 A公开了一种无机纤维保温板，其中提到的保温板，采用硅酸盐纤维和玻璃纤维复合脱水压制成板。但是这些类型的保温板都没有经过抽真空处理，同时该结构不具备可弯折性能。
常规的真空绝热板，一般不易弯折，同时不能切割。在专利申请号为200720185247.0公开了一种两面覆铝箔的玻璃纤维保温板，介绍了一种在玻璃纤维保温板两面覆盖铝箔的结构。
发明内容
本发明人还注意到在复合材料保温隔热板应用时，特别是组装成立体结构材料时，隔热板和隔热板之间的间隙，隔热板表面热反射层之间形成的冷桥都会对复合材料的隔热保温性能造成一定的影响。为了解决这些问题，本发明在复合材料结构中设计的防冷桥结构，目的在于提供一种可弯折性好，密度低，隔热保温效果优良的玻璃纤维复合材料及其制备方法。
一方面，本发明提供了一种保温隔热板，所述保温隔热板包括保温层、分布于所述保温层上下侧的支撑层、位于保温层和支撑层之间的用于粘结所述支撑层和保温层的粘结剂层、至少附着于所述支撑层远离保温层一侧表面的热反射层、以及边缘防冷桥结构；
所述边缘防冷桥结构位于所述保温层的周缘且用于隔开位于保温层上下侧两层支撑层。
本发明所述的防冷桥结构能避免隔热保温板内外表面之间形成冷桥，可以提高了隔热保温板的保温效果。此外，本发明即使同样采用了两面覆盖反射层的结构，但与现有技术相比，不仅采用更薄的反射层，而且反射层是覆盖在PET支撑层上的，且两层支撑层之间还设置防冷桥结构，这样就最大限度的减少金属反射层中热传导。
较佳地，所述保温层的材料包括玻璃纤维和/或气凝胶，所述保温层的厚度为5～30mm。
又，较佳地，所述璃纤维的长度为1～15mm，直径1.5～15.0μm；所述气凝胶为SiO2气凝胶、ZrO2凝胶、Al2O3气凝胶和炭气凝胶中的一种。
较佳地，所述边缘防冷桥结构的材料为黏土类矿物，厚度为5～30mm。
较佳地，所述保温层的表面还覆盖有黏土类矿物，或/和所述保温层的内部填充有黏土类矿物。又，较佳地，所述黏土类矿物为海泡石、高岭土、硅藻土和凹凸棒中的至少一种。本发明所述的玻璃纤维复合材料保温层的填充物为玻璃纤维棉或玻璃纤维棉与不同比例的海泡石、高岭土、硅藻土、凹凸棒的混合物。当海泡石、高岭土、硅藻土、凹凸棒等粉体混合玻璃纤维棉后，玻璃纤维棉表面的孔洞，孔隙大小的数量级与空气分子的平均自由程相当，因此可以减少材料中的热传导。
较佳地，所述支撑层为聚对苯二甲酸乙二酯层，厚度为12～200μm。
较佳地，所述保温层表面还包覆有聚乙烯/流延聚丙烯膜并抽真空，所述聚乙烯/流延聚丙烯膜的厚度为0.1～5mm，优选为0.1～2mm，更优选为0.5～2mm，真空度小于0.3MPa。
较佳地，所述粘结剂层呈点状或面状分布于支撑层和保温层之间。
较佳地，所述热反射层为金属薄膜层，优选为铝、银、铜、镍及其合金中的一种，厚度为10～300nm。
本发明所制备玻璃纤维复合材料保温隔热板从原理上，分别阻断导热、对流和辐射，具有可弯折性好，密度低，隔热保温性能优良等特点。此结构与同类的玻璃纤维保温材料相比，具有经济实用，可弯折性好，密度低，隔热保温性能更加明显等特点。可以广泛应用于交通运输、建筑保温、化学化工和保温箱包等领域。
附图说明
图1为三明治结构的玻璃纤维复合材料保温隔热板（无边缘防冷桥结构）的结构示意图；
图2为三明治结构的玻璃纤维复合材料保温隔热板（有边缘防冷桥结构）的结构示意图；
图3为将隔热板插入双层聚丙烯塑料盒的六个夹面层中形成的保温箱的结构示意图；
图4为对比例1、实施例1-2制备的保温箱对冷源保冷测试的温度曲线图；
图5为对比例1、实施例1-2制备的保温箱对热源保温测试的温度曲线图。
具体实施方式
以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
图1示出不具有边缘防冷桥结构保温隔热板的结构示意图，包括保温层1、分布于所述保温层上下表面的支撑层2、用于粘结所述支撑层和保温层的粘结剂层4以及附着于所述支撑层表面的热反射层3。参见图2，其示出具有边缘防冷桥结构保温隔热板的结构示意图，其对比图1，还具有边缘防冷桥结构5，其他结构与图1相同。在图2中，边缘防冷桥结构5位于所述保温层周向边缘（周缘）位置且用于隔开上下两层支撑层。
本发明中，保温层可为玻璃纤维或气凝胶，厚度为5～30mm。玻璃纤维的长度可为1～15mm，直径1.5～15.0μm，优选为7微米。气凝胶可为SiO2气凝胶、ZrO2凝胶、Al2O3气凝胶和炭气凝胶中的一种。此外，保温层还可以为玻璃纤维棉与不同比例的黏土类矿物的混合物，可选的黏土类矿物包括但不限于海泡石、高岭土、硅藻土等。具体地说，所述保温层的表面还可设置有黏土类矿物的混合物层；或者所述保温层内部填充有黏土类矿物（例如将黏土类矿物（例如，海泡石粉末等）均匀得平铺在各层玻璃纤维棉中间）。本发明通过降低玻璃纤维棉的含量，提高海泡石、高岭土、硅藻土和凹凸棒的含量，可以有效的提高隔热保温板的保温效果。进一步，玻璃纤维棉与海泡石、高岭土、硅藻土的比例为7-10份玻璃纤维棉，0-3份海泡石；或7-10份玻璃纤维棉，0-3份高岭土；或7-10份玻璃纤维棉，0-3份硅藻土。
本发明中，所述的玻璃纤维复合材料保温层由聚乙烯/流延聚丙烯（PE/CPP）包覆并抽真空。进一步，进行抽真空处理后的多层玻璃纤维复合材料保温层厚度为5～30mm。进一步采用聚对苯二甲酸乙二酯（PET）包裹保温层，该支撑层的厚度约为12～200μm。
本发明中，所述的热反射层，可由铝、银、铜、镍及其合金组成。进一步，热反射层至少附着在支撑层远离保温层一侧上（也可两面均覆盖反射层），反射层的厚度可为10-300nm。热反射膜的热反射率≥80%。
本发明中，所述粘结剂层可为热固性聚合物。粘结剂层还可含有阻燃剂。所述热固性聚合物可为环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯中的至少一种。所述阻燃剂可为卤族阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂和无机阻燃剂中的至少一种，优选为十溴二苯醚、磷酸三乙酯、三聚氰胺磷酸盐和氢氧化铝中的至少一种。本发明中优选采用酚醛树脂粘结剂，并呈点状分布在玻璃纤维保温层表面。酚醛树脂导热系数低，并具有良好的耐酸性能，力学性能，耐热性能。一个优选的实例中，以重量份数计，所述粘结剂层的材料包括：80～100份的热固性聚合物、20～35份阻燃剂、20～30份固化剂和10～20份分散剂（协效剂）。所述固化剂可为环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯中的至少一种。所述协效剂可为氢氧化铝、季戊四醇中的至少一种。所述粘结剂层呈点状或面状分布于支撑层和保温层之间。当所述粘结剂层呈面状分布于支撑层和保温层之间时，其厚度一般可为0.1～2cm，优选0.5～2cm。此外，在阻燃层的外侧还可设置由PI（聚酰亚胺）等耐高温材料制成的耐高温层。
本发明中，所述边缘防冷桥结构的厚度可为5～30mm。本发明所述的边缘防冷桥结构可为黏土类矿化物，优选可为0-10份海泡石或0-10份硅藻土或两者的混合物。作为一个示例，玻璃纤维保温层的填充物包括0-5份海泡石和0-5份硅藻土的混合物，将海泡石粉末均匀得平铺在各层玻璃纤维棉中间。进一步防冷桥结构的填充物（例如5份海泡石和5份硅藻土的混合物组成）分别放置于聚乙烯/流延聚丙烯（PE/CPP）真空袋中，进行抽真空处理并压制成块，压制所用压强为20-80MPa。
作为一个示例，所述复合材料保温隔热板包括玻璃纤维保温层、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）支撑层、高热反射层（热反射层）、粘结剂层和边缘防冷桥结构。其中聚对苯二甲酸乙二酯（PET）支撑层通过粘结剂层附着在玻璃纤维复合材料保温层表面，高热反射层在支撑层表面，边缘防冷桥结构位于玻璃纤维保温层边框位置，并隔开两层支撑层。作为一个详细的示例，所述复合材料保温隔热板包括聚乙烯/流延聚丙烯（PE/CPP）包裹的真空玻璃纤维保温层、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）支撑层、涂覆于PET上的热反射层、粘结剂层和边缘防冷桥结构。
以玻璃纤维保温层为示例说明本发明提供的复合材料保温隔热板的制备方法。
将玻璃纤维棉（或海泡石，高岭土，硅藻土）使用前放入干燥箱中200℃，2-5小时脱水干燥处理。
表面平整的玻璃纤维棉均匀的铺展开层叠在一起，各层玻璃纤维棉之间填充海泡石，高岭土，硅藻土粉体，振荡均匀，以制备玻璃纤维保温层。
将玻璃纤维保护层置于聚乙烯/流延聚丙烯（PE/CPP）真空袋中，进行抽真空处理并压制成板，压制压强为20-80MPa。
使用粘结剂（例如，酚醛树脂等）将附着有铝膜的支撑层平整的贴在玻璃纤维层的两面，形成粘结剂层。
将黏土类混合物置于聚乙烯/流延聚丙烯（PE/CPP）真空袋中，进行抽真空处理并压制成板，压制压强为20-80MPa，得到边缘防冷桥结构。再将边缘防冷桥结构填充在两层支撑面间的空隙，使两面支撑层（支撑层）间不接触，使再使用粘结剂（例如，酚醛树脂等）粘合。
总的来说，本发明通过复合保温层，热反射层，边缘防冷桥结构，分别阻断导热、对流和辐射，得到可弯折性好，密度低，隔热保温性能优良的保温隔热板。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。以下实施例若无特殊说明，所述份数均为质量份，玻璃纤维棉中玻璃纤维的长度为1至15mm之间，直径约为7μm。
对比例1：
本发明制备双热辐射层玻璃纤维复合材料保温隔热板的方法，包括以下步骤：
a、玻璃纤维棉使用前放入干燥箱中200℃，5小时脱水干燥处理；
b、表面平整的玻璃纤维棉均匀的铺展开层叠在一起；
c、在聚乙烯/流延聚丙烯（PE/CPP）真空袋（厚度为0.5mm）中进行抽真空处理并压制成板，压制压强为60MPa；
作为本实施例的改进聚乙烯/流延聚丙烯（PE/CPP）包覆抽真空的多层玻璃纤维复合材料保温层厚度为8mm；
d、使用酚醛树脂粘结剂将附着有铝膜的支撑层平整的贴在玻璃纤维层的两面，边缘修剪平整；
结构的截面图如图1所示。
将制备好的保温隔热板插入内壁为35.4cm*26.0cm*28.8cm的双层聚丙烯塑料盒的六个面夹层中，将6kg的制冷剂放入，填充量约1/3，保证容器密封，周围环境温度为23摄氏度，测试制冷剂温度随时间变化。同样的测试方法，将6kg热源放入，填充量约为1/3，同样的测试条件，测试热源温度随时间的变化。双层聚丙烯塑料盒的尺寸示意图如图3所示。
实施例1：
本发明制备双热辐射层玻璃纤维复合材料保温隔热板的方法，包括以下步骤：
a、玻璃纤维棉使用前放入干燥箱中200℃，5小时脱水干燥处理；
b、表面平整的玻璃纤维棉均匀的铺展开层叠在一起；
c、在聚乙烯/流延聚丙烯（PE/CPP）真空袋（厚度为0.5mm）中进行抽真空处理并压制成板，压制压强为60MPa；作为本实施例的改进聚乙烯/流延聚丙烯（PE/CPP）包覆抽真空的多层玻璃纤维复合材料保温层厚度为8mm；
d、使用酚醛树脂粘结剂将附着有铝膜的支撑层平整的贴在玻璃纤维层的两面，边缘修剪平整；
e、使两面支撑层间不接触，使边缘防冷桥结构填充在两层支撑面间的空隙，使用酚醛树脂粘结剂复合，其中边缘防冷桥结构填充为比例为5份海泡石：5份硅藻土，整体结构的截面图如图2所示，其厚度为8mm。
将制备好的保温隔热板插入35.4cm*26.0cm*28.8cm的双层聚丙烯塑料盒的六个面夹层中，将6kg的制冷剂放入，填充量约1/3，保证容器密封，周围环境温度为23摄氏度，测试制冷剂表面温度随时间变化。同样的测试方法，将6kg热源放入，填充量约为1/3，同样的测试条件，测试热源温度随时间的变化。双层聚丙烯塑料盒的尺寸示意图如图3所示。
实施例2：
本发明制备双热辐射层玻璃纤维复合材料保温隔热板的方法，包括以下步骤：
a、玻璃纤维棉，海泡石使用前放入干燥箱中200℃，5小时脱水干燥处理；
b、表面平整的玻璃纤维棉均匀的铺展开层叠在一起，各层玻璃纤维棉之间填充海泡石，其中玻璃纤维与海泡石的比例为7份玻璃纤维棉：3份海泡石，其厚度为8mm；
作为本实施例的改进，各层玻璃纤维棉间填充了海泡石；
c、在聚乙烯/流延聚丙烯（PE/CPP）真空袋（厚度为0.5mm）中进行抽真空处理并压制成板，压制压强为60MPa；
作为本实施例的改进聚乙烯/流延聚丙烯（PE/CPP）包覆抽真空的多层玻璃纤维复合材料保温层厚度为8mm；
d、使用酚醛树脂粘结剂将附着有铝膜的支撑层平整的贴在玻璃纤维层的两面，边缘修剪平整；
e、使两面支撑层间不接触，使边缘防冷桥结构填充在两层支撑面间的空隙，使用粘结剂复合，其中边缘防冷桥结构填充为比例为5份海泡石，5份硅藻土，其厚度为8mm，整体结构的截面图如图2所示。
将制备好的保温隔热板插入内壁为35.4cm*26.0cm*28.8cm的双层聚丙烯塑料盒， 六个面夹层中，将6kg的制冷剂放入，填充量约1/3，保证容器密封，周围环境温度为23℃，测试制冷剂表面温度随时间变化。同样的测试方法，将6kg热源放入，填充量约为1/3，同样的测试条件，测试热源温度随时间的变化。双层聚丙烯塑料盒的尺寸示意图如图3所示。
比较对比例1，实施例1，实施例2制备的双热辐射层玻璃纤维复合材料保温隔热板对冷源保温测试效果，结果如图4所示，从图4中可知保温效果为实施例2最好，其次是实施例1，最后是对比例1，其中实施例3塑料箱内制冷剂（冰块）温度从-15℃到-1℃可保温10个小时左右。
比较对比对比例1，实施例1，实施例2制备的双热辐射层玻璃纤维复合材料保温隔热板对热源保温测试效果，结果如图5所示，从图5中可知从图5中可知保温效果为实施例2最好，其次是实施例1，最后是对比例1，其中实施例2塑料箱内热源（热水）温度从75℃到48℃可保温10个小时左右。
由此可见，实施例2样品的保温效果最佳，增加边缘防冷桥结构和使用海泡石复合玻璃纤维棉的保温层结构提高了玻璃纤维复合材料保温隔热板的保温隔热效果，塑料箱内制冷剂（冰块）温度从-15℃到-1℃可保温10个小时左右，塑料箱内热源（热水）温度从75℃到48℃可保温10个小时左右。该结构具有经济实用，可弯折性好，密度低，隔热保温性能更加明显等特点。可以广泛应用于交通运输、建筑保温、化学化工等领域。
需要说明的是，以上实施方案仅仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过优选方案对本方面进行了详细的技术描述，但本领域的技术人员应当理解，可以在形式上和技术上对其作出各种改变，而不偏离本发明权利要求书所限制的范围。

Claims (10)

1.一种保温隔热板，其特征在于，所述保温隔热板包括：保温层、分布于所述保温层上下侧的支撑层、位于保温层和支撑层之间的用于粘结所述支撑层和保温层的粘结剂层、至少附着于所述支撑层远离保温层一侧表面的热反射层、以及边缘防冷桥结构；所述保温层的材料包括玻璃纤维或气凝胶，所述保温层的表面覆盖有黏土类矿物，或/和所述保温层的内部填充有黏土类矿物；所述保温层的厚度为5～30mm；所述边缘防冷桥结构的材料为黏土类矿物，厚度为5～30 mm；
所述边缘防冷桥结构位于所述保温层的周缘且用于隔开位于保温层上下侧两层支撑层。
2.根据权利要求1所述的保温隔热板，其特征在于，所述玻璃纤维的长度为1～15mm，直径1.5～15.0μm；所述气凝胶为SiO2气凝胶、ZrO2凝胶、Al2O3气凝胶和炭气凝胶中的一种。
3.根据权利要求1所述的保温隔热板，其特征在于，所述黏土类矿物为海泡石、高岭土、硅藻土和凹凸棒中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的保温隔热板，其特征在于，所述支撑层为聚对苯二甲酸乙二酯层，厚度为12～200μm。
5.根据权利要求1所述的保温隔热板，其特征在于，所述保温层表面还包覆有聚乙烯/流延聚丙烯膜，所述聚乙烯/流延聚丙烯膜的厚度为0.1～5mm。
6.根据权利要求5所述的保温隔热板，其特征在于，所述聚乙烯/流延聚丙烯膜的厚度为0.1～2mm。
7.根据权利要求6所述的保温隔热板，其特征在于，所述聚乙烯/流延聚丙烯膜的厚度为0.5～2mm。
8.根据权利要求1所述的保温隔热板，其特征在于，所述粘结剂层呈点状或面状分布于支撑层和保温层之间。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的保温隔热板，其特征在于，所述热反射层为金属薄膜层，厚度为10～300nm。
10.根据权利要求9所述的保温隔热板，其特征在于，所述热反射层为铝、银、铜、镍及其合金中的一种。
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