CN107606396B - 一种真空绝热板芯材、真空绝热板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种真空绝热板芯材，包括竹纤维和玻璃纤维。一种真空绝热板，包括上述芯材。采用技术方案通过竹纤维和玻璃纤维混合制备一种新型的真空绝热板芯材，减少了芯材中的玻璃纤维使用量，降低了真空绝热板的成本，节能环保，缓解经济发展带来的环境污染和能源短缺的严重问题，更符合国家绿色可持续的发展要求。

Description

一种真空绝热板芯材、真空绝热板及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料科学领域，具体涉及真空绝热板芯材、真空绝热板及其制备方法。
背景技术
真空绝热技术是21世纪一种重要的新型能源技术，目前已经成熟以及正在开发研究的真空绝热板是近年来的一种新型高效绝热材料，广泛应用于军工、船用冷藏器材、航空航天、交通运输、医用保温箱、视频工业、民办冷冻设备和各种保温箱等各个领域。在我国，真空绝热板的研究已受到越来越多能源科技工作者的重视。用真空绝热板作为冰箱的隔热层，可以有效阻隔冰箱内外热量的传递，大大降低了能耗，可以有效地节约电能；同时，由于真空绝热板厚度是传统的保温材料(聚苯乙烯等)1/10，大大提高了冰箱的空间利用率，可以有效地提高冰箱容积率。
真空绝热板除了可以应用冰箱等生活家电中，还可以建筑墙体保温材料中。在欧洲，广泛使用气相二氧化硅为芯材的真空绝热板，大大降低了建筑能耗，减少了煤炭等大量化石燃料的使用。目前已成功用于生活家电、建筑保温、交通运输以及航空航等行业的绝热材料中。真空绝热板制备的材料主要有玻璃纤维和二氧化硅等无机材料。
芯材是真空绝热板(VIP)体系的核心技术，为真空绝热板(VIP)提供隔热和机械性能。然而，目前已商业化的真空绝热板芯材大多数是玻璃纤维，二氧化硅等无机材料。但常常忽略了玻璃纤维等无机材料的生产成本高，对人体有害，不能被生物降解，给人类生存环境造成巨大的负担等问题。同时，无机材料成本高，因此所造真空绝热板的造价较高，这也限制了真空绝热板在各种工业领域中的应用。
发明内容
为此，需要提供一种环保、造价较低的真空绝热芯板、真空绝热板及其制备方法。
为实现上述目的，发明人提供了一种真空绝热板芯材，所述芯材包括竹纤维和玻璃纤维。
优选的，所述芯材通过湿法造纸技术进行抄造制备。
为实现上述目的，发明人还提供了一种真空绝热板芯材的制备方法，包括以下步骤：
竹纤维浆制备：将竹漂白浆在水中浸泡后进行打浆，得到竹纤维浆；
玻璃纤维浆制备：向纤维解离器中投入玻璃纤维、水和六偏磷酸钠，调节混合溶液pH＝3，在4000～6000r/min的转速下搅拌10～20min，得到玻璃纤维浆；
芯材成型：将竹纤维浆和玻璃纤维浆均匀混合，采用湿法造纸技术进行抄造，得到芯材湿模，将芯材湿模进行干燥，得到所述真空绝热板芯材。
优选的，在所述竹纤维浆制备步骤中，所述竹纤维浆的打浆度为14.9°SR。
优选的，在所述玻璃纤维浆制备步骤中，所述玻璃纤维、六偏磷酸钠、水的质量比为628:120：210000～250000。
优选的，在所述芯材成型步骤中，所述竹纤维浆、玻璃纤维浆的质量比为9:11。
优选的，在所述芯材成型步骤中，芯材湿模进行干燥时，干燥温度为100～110℃，干燥时间为7～9h。
为实现上述目的，发明人还提供了一种真空绝热板，所述真空绝热板包括芯材和膜材，所述芯材包括竹纤维和玻璃纤维。
发明人还提供了一种真空绝热板的制备方法，包括以下步骤：
竹纤维浆制备：将竹漂白浆在水中浸泡后进行打浆，得到竹纤维浆；
玻璃纤维浆制备：向纤维解离器中投入玻璃纤维、水和六水偏磷酸钠，调节溶液pH＝3，在4000～6000r/min的转速下搅拌10～20min，得到玻璃纤维浆；
芯材成型：将竹纤维浆和玻璃纤维浆均匀混合，采用湿法造纸技术进行抄造，得到芯材湿模，将芯材湿模进行干燥，得到真空绝热板芯材；
真空绝热板制备：将真空绝热板芯材层叠放入膜材中，再进行真空封装，得到所述真空绝热板。
优选的，所述真空绝热板的真空度为0.05Pa。
区别于现有技术，上述技术方案通过竹纤维和玻璃纤维混合制备一种新型的真空绝热板芯材，减少了芯材中的玻璃纤维使用量，降低了成本，节能环保，缓解经济发展带来的环境污染和能源短缺的严重问题，更符合国家绿色可持续的发展要求。
附图说明
图1为本发明真空绝热芯板及真空绝热板的制备流程示意图；
图2为实施例真空绝热板不同温度下导热系数变化图；
图3为实施例1-7的真空绝热板的透气度比较图。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
实施方式请参考图1本发明真空绝热芯板及真空绝热板的制备流程示意图。本发明所有的实施例依照上述真空绝热板芯材、真空绝热板的制备方法制备。
实施例1：
1)竹纤维浆制备：在室温条件下，称取360g绝干竹漂白浆，放于10L容器中，然后加入5L自来水，浸泡4h，最后将其加入到瓦利打浆机中，再加入水18L后，开始打浆，并获得打浆度为14.9°SR的竹漂白浆。
2)玻璃纤维浆制备：称取6.28g玻璃纤维，放于纤维解离器的容器中，加入2300ml水，再加入1.2g六偏磷酸钠，使用稀硫酸调节溶液pH＝3，然后设置疏解转数为5000r/min，时间10min，最后获得分散好的玻璃纤维浆。
3)芯材成型：分别按玻璃纤维浆/竹纤维浆的质量比1:9称取两种浆料，并将竹纤维浆和玻璃纤维浆均匀混合，采用湿法造纸技术进行抄造，得到芯材湿模，将芯材湿模放于鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度105℃，干燥时间8h，得到真空绝热板芯材；
4)真空绝热板制备：将真空绝热板芯材层叠放入膜材中，再进行真空封装，使的绝热板内压为0.05Pa，得到所述真空绝热板。
本实施例所得的真空绝热板作为成品进行性能检测，以查验综合性能，结果见附表1、图2、图3。
实施例2：
1)竹纤维浆制备：在室温条件下，称取360g绝干竹漂白浆，放于10L容器中，然后加入5L自来水，浸泡4h，最后将其加入到瓦利打浆机中，再加入水18L后，开始打浆，并获得打浆度为14.9°SR的竹漂白浆。
2)玻璃纤维浆制备：称取6.28g玻璃纤维，放于纤维解离器的容器中，加入2300ml水，再加入1.2g六偏磷酸钠，使用稀硫酸调节溶液pH＝3，然后设置疏解转数为5000r/min，时间10min，最后获得分散好的玻璃纤维浆。
3)芯材成型：分别按玻璃纤维浆/竹纤维浆的质量比1:4称取两种浆料，并将竹纤维浆和玻璃纤维浆均匀混合，采用湿法造纸技术进行抄造，得到芯材湿模，将芯材湿模放于鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度105℃，干燥时间8h，得到真空绝热板芯材；
4)真空绝热板制备：将真空绝热板芯材层叠放入膜材中，再进行真空封装，使的绝热板内压为0.05Pa，得到所述真空绝热板。
本实施例所得的真空绝热板作为成品进行性能检测，以查验综合性能，结果见附表1、图2、图3。
实施例3：
1)竹纤维浆制备：在室温条件下，称取360g绝干竹漂白浆，放于10L容器中，然后加入5L自来水，浸泡4h，最后将其加入到瓦利打浆机中，再加入水18L后，开始打浆，并获得打浆度为14.9°SR的竹漂白浆。
2)玻璃纤维浆制备：称取6.28g玻璃纤维，放于纤维解离器的容器中，加入2300ml水，再加入1.2g六偏磷酸钠，使用稀硫酸调节溶液pH＝3，然后设置疏解转数为5000r/min，时间10min，最后获得分散好的玻璃纤维浆。
3)芯材成型：分别按玻璃纤维浆/竹纤维浆的质量比3:7称取两种浆料，并将竹纤维浆和玻璃纤维浆均匀混合，采用湿法造纸技术进行抄造，得到芯材湿模，将芯材湿模放于鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度105℃，干燥时间8h，得到真空绝热板芯材；
4)真空绝热板制备：将真空绝热板芯材层叠放入膜材中，再进行真空封装，使的绝热板内压为0.05Pa，得到所述真空绝热板。
本实施例所得的真空绝热板作为成品进行性能检测，以查验综合性能，结果见附表1、图2、图3。
实施例4：
1)竹纤维浆制备：在室温条件下，称取360g绝干竹漂白浆，放于10L容器中，然后加入5L自来水，浸泡4h，最后将其加入到瓦利打浆机中，再加入水18L后，开始打浆，并获得打浆度为14.9°SR的竹漂白浆。
2)玻璃纤维浆制备：称取6.28g玻璃纤维，放于纤维解离器的容器中，加入2300ml水，再加入1.2g六偏磷酸钠，使用稀硫酸调节溶液pH＝3，然后设置疏解转数为5000r/min，时间10min，最后获得分散好的玻璃纤维浆。
3)芯材成型：分别按玻璃纤维浆/竹纤维浆的质量比7:13称取两种浆料，并将竹纤维浆和玻璃纤维浆均匀混合，采用湿法造纸技术进行抄造，得到芯材湿模，将芯材湿模放于鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度105℃，干燥时间8h，得到真空绝热板芯材；
4)真空绝热板制备：将真空绝热板芯材层叠放入膜材中，再进行真空封装，使的绝热板内压为0.05Pa，得到所述真空绝热板。
本实施例所得的真空绝热板作为成品进行性能检测，以查验综合性能，结果见附表1、图2、图3。
实施例5：
1)竹纤维浆制备：在室温条件下，称取360g绝干竹漂白浆，放于10L容器中，然后加入5L自来水，浸泡4h，最后将其加入到瓦利打浆机中，再加入水18L后，开始打浆，并获得打浆度为14.9°SR的竹漂白浆。
2)玻璃纤维浆制备：称取6.28g玻璃纤维，放于纤维解离器的容器中，加入2300ml水，再加入1.2g六偏磷酸钠，使用稀硫酸调节溶液pH＝3，然后设置疏解转数为5000r/min，时间10min，最后获得分散好的玻璃纤维浆。
3)芯材成型：分别按玻璃纤维浆/竹纤维浆的质量比2:3称取两种浆料，并将竹纤维浆和玻璃纤维浆均匀混合，采用湿法造纸技术进行抄造，得到芯材湿模，将芯材湿模放于鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度105℃，干燥时间8h，得到真空绝热板芯材；
4)真空绝热板制备：将真空绝热板芯材层叠放入膜材中，再进行真空封装，使的绝热板内压为0.05Pa，得到所述真空绝热板。
本实施例所得的真空绝热板作为成品进行性能检测，以查验综合性能，结果见附表1、图2、图3。
实施例6：
1)竹纤维浆制备：在室温条件下，称取360g绝干竹漂白浆，放于10L容器中，然后加入5L自来水，浸泡4h，最后将其加入到瓦利打浆机中，再加入水18L后，开始打浆，并获得打浆度为14.9°SR的竹漂白浆。
2)玻璃纤维浆制备：称取6.28g玻璃纤维，放于纤维解离器的容器中，加入2300ml水，再加入1.2g六偏磷酸钠，使用稀硫酸调节溶液pH＝3，然后设置疏解转数为5000r/min，时间10min，最后获得分散好的玻璃纤维浆。
3)芯材成型：分别按玻璃纤维浆/竹纤维浆的质量比9:11称取两种浆料，并将竹纤维浆和玻璃纤维浆均匀混合，采用湿法造纸技术进行抄造，得到芯材湿模，将芯材湿模放于鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度105℃，干燥时间8h，得到真空绝热板芯材；
4)真空绝热板制备：将真空绝热板芯材层叠放入膜材中，再进行真空封装，使的绝热板内压为0.05Pa，得到所述真空绝热板。
本实施例所得的真空绝热板作为成品进行性能检测，以查验综合性能，结果见附表1、图2、图3。
实施例7：
1)竹纤维浆制备：在室温条件下，称取360g绝干竹漂白浆，放于10L容器中，然后加入5L自来水，浸泡4h，最后将其加入到瓦利打浆机中，再加入水18L后，开始打浆，并获得打浆度为14.9°SR的竹漂白浆。
2)玻璃纤维浆制备：称取6.28g玻璃纤维，放于纤维解离器的容器中，加入2300ml水，再加入1.2g六偏磷酸钠，使用稀硫酸调节溶液pH＝3，然后设置疏解转数为5000r/min，时间10min，最后获得分散好的玻璃纤维浆。
3)芯材成型：分别按玻璃纤维浆/竹纤维浆的质量比1:1称取两种浆料，并将竹纤维浆和玻璃纤维浆均匀混合，采用湿法造纸技术进行抄造，得到芯材湿模，将芯材湿模放于鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度105℃，干燥时间8h，得到真空绝热板芯材；
4)真空绝热板制备：将真空绝热板芯材层叠放入膜材中，再进行真空封装，使的绝热板内压为0.05Pa，得到所述真空绝热板。
本实施例所得的真空绝热板作为成品进行性能检测，以查验综合性能，结果见附表1、图2、图3。
参比例：
1)竹纤维浆制备：在室温条件下，称取360g绝干竹漂白浆，放于10L容器中，然后加入5L自来水，浸泡4h，最后将其加入到瓦利打浆机中，再加入水18L后，开始打浆，并获得打浆度为14.9°SR的竹漂白浆。
2)芯材成型：将竹纤维浆，采用湿法造纸技术进行抄造，得到芯材湿模，将芯材湿模放于鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度105℃，干燥时间8h，得到真空绝热板芯材；
3)真空绝热板制备：将真空绝热板芯材层叠放入膜材中，再进行真空封装，使的绝热板内压为0.05Pa，得到所述真空绝热板。
本实施例所得的真空绝热板作为成品进行性能检测，以查验综合性能，结果见附表1、附图2为实施例真空绝热板不同温度下导热系数变化图、附图2为实施例1-7的真空绝热板的透气度比较图。
附表1：真空绝热板性能测试结果表
由附表1和图2、图3可以看出，实施例6中玻璃纤维/竹纤维的质量比为9:11时，真空绝热板的密度最小，为197kg/m3。测试实施例6的真空绝热板，发现其导热系数在15℃为4.762mW/(m2k)，可用于生活家电和建筑墙体等领域的保温材料。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (2)

1.一种真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
竹纤维浆制备：将竹漂白浆在水中浸泡后进行打浆，得到竹纤维浆；
玻璃纤维浆制备：向纤维解离器中投入玻璃纤维、水和六偏磷酸钠，调节混合溶液pH＝3，在4000～6000r/min的转速下搅拌10～20min，得到玻璃纤维浆；
芯材成型：将竹纤维浆和玻璃纤维浆均匀混合，采用湿法造纸技术进行抄造，得到芯材湿模，将芯材湿模进行干燥，得到所述真空绝热板芯材；
在所述竹纤维浆制备步骤中，所述竹纤维浆的打浆度为14.9°SR；
在所述玻璃纤维浆制备步骤中，所述玻璃纤维、六偏磷酸钠、水的质量比为628:120：210000～250000；
在所述芯材成型步骤中，所述竹纤维浆、玻璃纤维浆的质量比为9:11；
在所述芯材成型步骤中，芯材湿模进行干燥时，干燥温度为100～110℃，干燥时间为7～9h。
2.一种真空绝热板，其特征在于，所述真空绝热板包括芯材和膜材，所述芯材采用权利要求1所述制备方法制备；
所述真空绝热板的真空度为0.05Pa。
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