CN111098569B - 一种保温隔热用气凝胶夹心材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种保温隔热用气凝胶夹心材料，包括第一橡胶生胶片层、第二橡胶生胶片层、设置在第一橡胶生胶片层和第二橡胶生胶片层中间的隔热气凝胶层，制备方法包括：①混料：将气凝胶粉、填料、无水乙醇充分混合，得到粘稠混合浆料A；②铺设：在压力机上铺一层橡胶生胶片，接着将混合浆料A涂覆于橡胶生胶片上，然后在混合浆料A表面继续铺设一层橡胶生胶片，得到复合夹心层B；③成型：将复合夹心层B在压力机上一体压制成型，即得到所制备的气凝胶复合隔热夹心层。本发明直接将气凝胶粉和隔热填料封装在橡胶生胶片之间，一体压制成型，成型工艺简单、生产效率高、成本低廉，制备得到的气凝胶隔热夹心材料将扩大气凝胶在隔热保温领域的应用范围。

Description

一种保温隔热用气凝胶夹心材料及其制备方法
技术领域
本发明属于隔热保温技术领域，具体涉及一种保温隔热用气凝胶夹心材料及其的制备方法。
背景技术
当今，全球保温隔热材料正朝着高效、节能、薄层、隔热、防水外护一体化方向发展，目前在我国，岩棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩等传统保温材料仍占据主要市场，这些材料尽管价格比较低，但密度大、使用寿命短、铺设较厚材料损耗量大、吸湿性高、抗震性能和环保性能较差，使用这些保温材料是无法达到节能标准的。另外石棉和玻璃棉等建筑保温材料本身就带有大量的有害物质，无法满足人类的健康要求。
与传统隔热保温材料相比，气凝胶作为隔热保温材料具有相当大的优越性，是目前隔热保温材料性能最好的固体材料，是节能降耗的首选材料。气凝胶是由胶体粒子相互聚积形成的纳米多孔材料，具有大的比表面积、低密度、平均孔径小、高孔隙率、低导热系数的特点，在保温隔热上取得了良好的应用效果，具有广阔的应用前景和巨大的实用价值。目前气凝胶在使用过程中仍面临着易掉粉等情况，其对操作人员的安全性和运输有一定的影响。此外，将气凝胶用于管道等隔热领域，其在安装过程中由于存在柔韧性较差、脆性大等特点，明显降低了其在施工过程的灵活性。
橡胶是作为一种弹性聚合物，具有独特的耐高低温、耐腐蚀、柔韧性好等特性，同时具有优良的电绝缘性、防水性和耐气候性，在隔热保温领域具有一定的应用基础。
为得到兼具柔韧性的隔热保温性能良好的隔热夹层，本发明在气凝胶隔热夹心层的基础上，通过将橡胶片材与气凝胶直接进行一体化成型，得到结构整体性好、性能优异的隔热保温夹心层，同时具备橡胶独特的柔韧性，可以明显提高施工的便捷程度，加大气凝胶芯材在工业和民用保温领域的应用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对目前气凝胶易掉粉、气凝胶毡体柔韧性差等技术问题，本发明旨在提供一种保温隔热用气凝胶夹心材及其制备方法。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：
一种保温隔热用气凝胶夹心材料，包括第一橡胶生胶片层、第二橡胶生胶片层、设置在第一橡胶生胶片层和第二橡胶生胶片层中间的隔热气凝胶层，所述的第一橡胶生胶片层、第二橡胶生胶片层和隔热气凝胶层为一体压制成型。
所述第一橡胶生胶片层和第二橡胶生胶片层为丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、丁二烯橡胶、乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、氟橡胶和硅橡胶片中的一种或多种；所述的隔热气凝胶层由气凝胶粉、填料、无水乙醇均匀混合而成，其中，以重量份计，气凝胶粉：填料=100：（5～20），无水乙醇的用量等于气凝胶粉与填料的体积和。
所述气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉；所述填料为隔热填料，为二氧化钛颗粒、氧化锌颗粒、空心玻璃微珠、空心二氧化硅微珠、空心酚醛树脂微球、陶瓷空心微球中的一种或多种。
所述的保温隔热用气凝胶夹心材料的制备方法，包括以下步骤：
①混料：将气凝胶粉、填料、无水乙醇充分混合，得到粘稠混合浆料A，其中，以重量份计，气凝胶粉：填料=100：（5～20），无水乙醇的用量等于气凝胶粉与填料的体积和；
②铺设：在压力机上铺一层橡胶生胶片，接着将混合浆料A涂覆于橡胶生胶片上；然后在混合浆料A表面继续铺设一层橡胶生胶片，得到复合夹心层B；
③成型：将步骤②中的复合夹心层B在压力机上一体压制成型，即得到所需的气凝胶复合隔热夹心层。
在步骤③中，所述的一体压制成型的条件为：成型压力为5～30MPa，成型温度为160～170℃，成型时间为4～10min。
通过本发明制备得到的气凝胶夹心材料，可将其用于建筑墙体、管道、炉体等的保温部件。
本发明的积极有益效果如下：
本发明通过直接将气凝胶粉和隔热填料封装在橡胶生胶片之间，一体压制成型，成型工艺简单、生产效率高、成本低廉。
本发明采用的橡胶生胶片，在热压条件下利用生胶片熟化具有的粘结特性将二氧化硅气凝胶粉固定于橡胶片材之间，很好的保持了气凝胶粉的隔热性能，同时由于橡胶自身的保温特性，将会进一步提高复合夹心层的隔热保温性能。
本发明采用将气凝胶直接封装于橡胶片材内，可以很好地避免传统气凝胶毡掉粉情况的发生，提高在操作过程中的安全性和环境清洁度。
本发明利用橡胶独特的柔韧性来保证气凝胶夹心材料在实际应用过程中的操作便捷性，便于气凝胶隔热芯材在固定安装过程中的弯折处理，且不影响气凝胶的隔热保温特性。
本发明制备得到的气凝胶隔热夹心材料将扩大气凝胶在隔热保温领域的应用范围。
附图说明：
图1为本发明中保温隔热用气凝胶夹心材料的结构示意图。
图中，1-第一橡胶生胶片层，2-隔热气凝胶层，3-第二橡胶生胶片层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明：
实施例1：参见图1，一种保温隔热用气凝胶夹心材料，包括第一橡胶生胶片层1、第二橡胶生胶片层3、设置在第一橡胶生胶片层1和第二橡胶生胶片层3中间的隔热气凝胶层2，所述的第一橡胶生胶片层1、第二橡胶生胶片层3和隔热气凝胶层2一体压制成型。
所述第一橡胶生胶片层1和第二橡胶生胶片层3为丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、丁二烯橡胶、乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、氟橡胶和硅橡胶片中的一种或多种；所述的隔热气凝胶层2由气凝胶粉、填料、无水乙醇均匀混合而成，其中，以重量份计，气凝胶粉：填料=100：10，无水乙醇的用量等于气凝胶粉与填料的体积和。
所述气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉；所述填料为隔热填料，为二氧化钛颗粒、氧化锌颗粒、空心玻璃微珠、空心二氧化硅微珠、空心酚醛树脂微球、陶瓷空心微球中的一种或多种。
实施例2：实施例1所述的保温隔热用气凝胶夹心材料的制备方法，包括以下步骤：
①混料：将气凝胶粉、填料、无水乙醇充分混合，得到粘稠混合浆料A，其中，以重量份计，气凝胶粉：填料=100：10，无水乙醇的用量等于气凝胶粉与填料的体积和；
②铺设：在压力机上铺一层橡胶生胶片，接着将混合浆料A涂覆于橡胶生胶片上；然后在混合浆料A表面继续铺设一层橡胶生胶片，得到复合夹心层B；
③成型：将步骤②中的复合夹心层B在压力机上一体压制成型，即得到所需的气凝胶复合隔热夹心层。
在步骤③中，所述的一体压制成型的条件为：成型压力为20MPa，成型温度为165℃，成型时间为5min。
所述的气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉，所述的填料为二氧化钛颗粒，所述的橡胶生胶片为丁苯橡胶。
实施例3、一种保温隔热用气凝胶夹心材料的制备方法，包括以下步骤：
①混料：将气凝胶粉、填料、无水乙醇充分混合，得到粘稠混合浆料A，其中，以重量份计，气凝胶粉：填料=100：5，无水乙醇的用量等于气凝胶粉与填料的体积和；
②铺设：在压力机上铺一层橡胶生胶片，接着将混合浆料A涂覆于橡胶生胶片上；然后在混合浆料A表面继续铺设一层橡胶生胶片，得到复合夹心层B；
③成型：将步骤②中的复合夹心层B在压力机上一体压制成型，即得到所需的气凝胶复合隔热夹心层。
在步骤③中，所述的一体压制成型的条件为：成型压力为10MPa，成型温度为160℃，成型时间为6min。
所述的气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉，所述的填料为空心玻璃微珠，所述的橡胶生胶片为丁基橡胶和丁腈橡胶的混合物，二者的摩尔比为1:1。
实施例4、一种保温隔热用气凝胶夹心材料的制备方法，包括以下步骤：
①混料：将气凝胶粉、填料、无水乙醇充分混合，得到粘稠混合浆料A，其中，以重量份计，气凝胶粉：填料=100：20，无水乙醇的用量等于气凝胶粉与填料的体积和；
②铺设：在压力机上铺一层橡胶生胶片，接着将混合浆料A涂覆于橡胶生胶片上；然后在混合浆料A表面继续铺设一层橡胶生胶片，得到复合夹心层B；
③成型：将步骤②中的复合夹心层B在压力机上一体压制成型，即得到所需的气凝胶复合隔热夹心层。
在步骤③中，所述的一体压制成型的条件为：成型压力为25MPa，成型温度为170℃，成型时间为10min。
所述的气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉，所述的填料为空心酚醛树脂微球，所述的橡胶生胶片为丁二烯橡胶。
实施例5、一种保温隔热用气凝胶夹心材料的制备方法，包括以下步骤：
①混料：将气凝胶粉、填料、无水乙醇充分混合，得到粘稠混合浆料A，其中，以重量份计，气凝胶粉：填料=100：15，无水乙醇的用量等于气凝胶粉与填料的体积和；
②铺设：在压力机上铺一层橡胶生胶片，接着将混合浆料A涂覆于橡胶生胶片上；然后在混合浆料A表面继续铺设一层橡胶生胶片，得到复合夹心层B；
③成型：将步骤②中的复合夹心层B在压力机上一体压制成型，即得到所需的气凝胶复合隔热夹心层。
在步骤③中，所述的一体压制成型的条件为：成型压力为15MPa，成型温度为170℃，成型时间为8min。
所述的气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉，所述的填料为陶瓷空心微球，所述的橡胶生胶片为聚异戊二烯橡胶。
实施例6、一种保温隔热用气凝胶夹心材料的制备方法，包括以下步骤：
①混料：将气凝胶粉、填料、无水乙醇充分混合，得到粘稠混合浆料A，其中，以重量份计，气凝胶粉：填料=100：22，无水乙醇的用量等于气凝胶粉与填料的体积和；
②铺设：在压力机上铺一层橡胶生胶片，接着将混合浆料A涂覆于橡胶生胶片上；然后在混合浆料A表面继续铺设一层橡胶生胶片，得到复合夹心层B；
③成型：将步骤②中的复合夹心层B在压力机上一体压制成型，即得到所需的气凝胶复合隔热夹心层。
在步骤③中，所述的一体压制成型的条件为：成型压力为22MPa，成型温度为165℃，成型时间为7min。
所述的气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉，所述的填料为氧化锌颗粒，所述的橡胶生胶片为氟橡胶和硅橡胶的混合物，二者的摩尔比为1:1。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种保温隔热用气凝胶夹心材料的制备方法，包括以下步骤：
①混料：将气凝胶粉、填料、无水乙醇充分混合，得到粘稠混合浆料A，其中，以重量份计，气凝胶粉：填料=100：（5～20），无水乙醇的用量等于气凝胶粉与填料的体积和；
②铺设：在压力机上铺一层橡胶生胶片，接着将混合浆料A涂覆于橡胶生胶片上；然后在混合浆料A表面继续铺设一层橡胶生胶片，得到复合夹心层B；
③成型：将步骤②中的复合夹心层B在压力机上一体压制成型，即得到所需的气凝胶复合隔热夹心层。
2.根据权利要求1所述的保温隔热用气凝胶夹心材料的制备方法，其特征在于：在步骤③中，所述的一体压制成型的条件为：成型压力为5～30MPa，成型温度为160～170℃，成型时间为4～10min。
3.根据权利要求1所述的保温隔热用气凝胶夹心材料的制备方法，其特征在于：所述气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉；所述填料为隔热填料，为二氧化钛颗粒、氧化锌颗粒、空心玻璃微珠、空心二氧化硅微珠、空心酚醛树脂微球、陶瓷空心微球中的一种或多种。
4.根据权利要求1～3任一项所述的保温隔热用气凝胶夹心材料的制备方法，其特征在于：所述的保温隔热用气凝胶夹心材料包括第一橡胶生胶片层（1）、第二橡胶生胶片层（3）、设置在第一橡胶生胶片层（1）和第二橡胶生胶片层（3）中间的隔热气凝胶层（2），所述的第一橡胶生胶片层（1）、第二橡胶生胶片层（3）和隔热气凝胶层（2）一体压制成型。
5.根据权利要求4所述的保温隔热用气凝胶夹心材料的制备方法，其特征在于：所述的第一橡胶生胶片层（1）和第二橡胶生胶片层（3）为丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、丁二烯橡胶、乙丙橡胶、聚异戊二烯橡胶、氟橡胶和硅橡胶片中的一种或多种；所述的隔热气凝胶层（2）由气凝胶粉、填料、无水乙醇均匀混合而成，其中，以重量份计，气凝胶粉：填料=100：（5～20），无水乙醇的用量等于气凝胶粉与填料的体积和。
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