CN111516326A - 一种复合保温板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于保温板的制备技术领域，公开一种复合保温板及其制备方法。包括第一及第二面板层、夹芯层、骨架支撑层，夹芯层包括若干个纤维增强气凝胶复合毡，骨架支撑层为网格状，所述骨架支撑层设置在第一面板层与第二面板层之间，纤维增强气凝胶复合毡填充于骨架支撑层的网格中。制备步骤如下：由下至上依次将离型膜‑第一脱模布‑第一纤维增强树脂预浸带‑网格状纤维增强树脂预浸带框进行铺层；将纤维增强气凝胶复合毡铺设到网格状纤维增强树脂预浸带框中；铺设第二纤维增强树脂预浸带‑第二脱模布；热压固化成型，脱模处理，即可。本发明复合保温板，力学性能大大提高。

Description

一种复合保温板及其制备方法
技术领域
本发明属于保温板的制备技术领域，具体涉及一种复合保温板及其制备方法。
背景技术
目前，开发新能源、提高现有能源利用率及节约能源已引起各国的高度重视。我国是一个能源贫瘠的国家，因此，合理利用能源、节约能源对我国社会的可持续发展具有重要的意义。采用新技术、新工艺开发环境友好型的隔热保温材料是节约能源最有效、最经济的措施之一。
建筑上常用的保温材料多为保温砂浆，其是以各种轻质材料为骨料，以水泥为胶凝料，掺和一些改性添加剂，经生产企业搅拌混合而制成的一种预拌干粉砂浆，用于构筑建筑表面保温层的一种建筑材料。保温砂浆具有下述缺点：密度大，保温层的重量容易给施工带来困难，并且增加建筑骨架承重负担；导热系数高，达到国家节能标准，厚度较厚；吸湿性大，容易导致重量超标、脱落；受施工因素影响，强度变化较大。
目前多采用隔热保温复合板材代替传统保温材料作为建筑、民用、工业等领域的隔热材料使用，复合板材多由隔热夹心层与面板组成，面板多采用高强度的纤维板材、石板等，存在密度大、加工周期长等问题，规模化生产成本高等，而隔热夹心层材料绝大多数为有机合成类和有机、无机矿物类，如发泡塑料、纤维棉毡等。其中，以超细玻璃棉为代表的矿物纤维类材料存在密度大、脆性大、吸水严重、易振动下垂、保温隔热性能差、铺设较厚、材料损耗量大等缺陷，且施工工程中因纤维性脆，容易形成粉尘散逸而污染环境、导致肺部疾病，使用这些材料无法达到节能标准；普通有机泡沫类如聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等存在阻燃性差、燃烧密度大并且释放出大量有毒有害气体。
SiO2气凝胶作为一种新兴的超级隔热材料，其导热系数极低，远低于常温下静态空气0.25 W/m·K的导热系数，具有其他材料无法比拟的隔热保温效果，且密度低、防水阻燃、绿色环保、防腐蚀、不易老化、使用寿命长，被称为超级保温隔热材料。目前主要用于工业管道、工业炉体、救生舱、交通运输、家用电器、玻璃等领域的保温隔热。但是由于气凝胶的结构特点，使得气凝胶存在脆性大、柔性差等缺点，同时，由于其制备方法的原因，SiO2气凝胶毡在运输、施工和使用过程中普遍存在毡体脱落气凝胶粉的情况，掉粉情况不仅给施工带来了不便，给施工人员健康带来了威胁，同时也会降低气凝胶毡本身的性能，大大地限制了气凝胶毡的应用范围。将气凝胶作为复合板材的芯材能够很好解决气凝胶掉粉的问题，但是鉴于气凝胶力学性能较差的缺点，对在一些力学性能要求较高的场合并不能满足使用需求。因此针对气凝胶作为夹心层，设计一种隔热性能及力学性能良好的板材对扩大隔热材料的应用市场具有重要的推动意义。
发明内容
为克服现有技术中存在的不足之处，本发明的目的旨在提供一种复合保温板及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种复合保温板，所述复合保温板包括第一面板层、第二面板层、夹芯层、骨架支撑层，夹芯层包括若干个纤维增强气凝胶复合毡，骨架支撑层为网格状，所述骨架支撑层设置在第一面板层与第二面板层之间，纤维增强气凝胶复合毡填充于骨架支撑层的网格中，骨架支撑层与第一面板层、第二面板层一体成型；所述第一面板层、第二面板层和骨架支撑层同时为纤维增强树脂复合材料。
较好地，所述纤维增强树脂复合材料中的纤维为玻璃纤维、碳纤维、硼纤维或芳纶，树脂为不饱和聚酯、乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂或酚醛树脂；所述纤维增强气凝胶复合毡中的纤维为玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、石英纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、岩棉纤维、苎麻纤维、玄武岩纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰亚胺纤维、PET纤维、PP纤维或芳纶纤维，气凝胶为二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、二氧化锆气凝胶或二氧化钛气凝胶。本发明中所述“纤维增强树脂复合材料”和“纤维增强气凝胶复合毡”均可按现有技术制备获得或通过市购获得。
较好地，第一面板层的厚度为0.5-5 mm，第二面板层的厚度为0.5-5 mm，骨架支撑层的厚度为2-20 mm。
较好地，骨架支撑层的网格形状为四边形、五边形或六边形。
所述复合保温板的制备方法，制备步骤如下：
（1）、由下至上依次将离型膜-第一脱模布-第一纤维增强树脂预浸带-网格状纤维增强树脂预浸带框进行铺层；
（2）、将纤维增强气凝胶复合毡铺设到网格状纤维增强树脂预浸带框的网格中；
（3）、在网格状纤维增强树脂预浸带框上表面依次铺设第二纤维增强树脂预浸带-第二脱模布，至此获得层叠体；
（4）、将步骤（3）铺层完成的层叠体置于热压机上热压固化成型；
（5）、固化完成后脱模处理，即得复合保温板；
所述第一纤维增强树脂预浸带、第二纤维增强树脂预浸带和网格状纤维增强树脂预浸带框中的纤维和树脂分别对应为纤维增强树脂复合材料中的纤维和树脂。
较好地，所述网格状纤维增强树脂预浸带框的网格形状为四边形、五边形或六边形。
较好地，步骤（4）中，热压固化成型的压力为0.5-5 Mpa，固化温度为20-180 ℃，固化时间为0.5-12 h。
较好地，所述离型膜为PET膜、PE膜、PI膜或OPP膜；所述第一脱模布和第二脱模布为聚四氟乙烯脱模布、尼龙66脱模布、尼龙6脱模布或聚酯脱模布。
有益效果：
（1）、本发明制备得到的复合保温板，除了具有轻质保温的特点，其力学性能相比传统的夹心板材大大提高；
（2）、本发明将纤维增强气凝胶复合毡铺设到网格状纤维增强树脂预浸带框中，经过热压将其与面板层一体化固化成型，在各纤维增强气凝胶复合毡之间形成骨架支撑层，骨架支撑层为纤维增强树脂复合材料，其良好的力学性能能够对气凝胶起到支撑作用，大大提高气凝胶的力学性能，进而提高整个板材的力学性能，同时也解决了气凝胶在应用过程中掉粉的难题，本发明得到的保温板材具备优异的抗冲、抗压性能，扩大板材的应用场合；
（3）、本发明采用骨架支撑层与面板层一体固化成型的方式大大提高了夹心层与面板层的结合强度，避免传统的粘结方法造成的夹心层与面板层由于结合强度低分层的现象；
（4）、本发明复合保温板的制备一体固化成型，成型周期短，操作简单方便，制备得到的复合保温板表面平整光洁，增加美观度，能够满足大规模产业化的需求，可以根据需求制备得到不同大小、厚度的复合保温板，满足其在建筑、化工、交通等隔热保温领域的应用需求。
附图说明
图1：本发明复合保温板的结构示意图；
图2：网格状纤维增强树脂预浸带框（网格形状为正四边形）的主视结构示意图；
图3：网格状纤维增强树脂预浸带框（网格形状为正四边形）的俯视结构示意图；
图中：1-第一面板层；2-第二面板层；3-纤维增强气凝胶复合毡；4-骨架支撑层；5-纤维增强树脂预浸带；6-网格。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
实施例1
如图1所示，一种复合保温板，包括第一面板层1、第二面板2、夹芯层、骨架支撑层4，夹芯层包括若干个纤维增强气凝胶复合毡3，骨架支撑层4为网格状，所述骨架支撑层4设置在第一面板层1与第二面板层2之间，纤维增强气凝胶复合毡3填充于骨架支撑层4的网格中，骨架支撑层4与第一面板层1、第二面板2一体固化成型；
所述第一面板层1、第二面板2和骨架支撑层4同时为玻璃纤维增强不饱和聚酯复合材料；所述纤维增强气凝胶复合毡3为玻璃纤维增强二氧化硅气凝胶复合毡；第一面板层1的厚度为5 mm，第二面板2的厚度为5 mm，所述骨架支撑层4的厚度为5 mm。
所述复合保温板的制备方法，制备步骤如下：
（1）、铺层：由下至上依次将离型膜-第一脱模布-第一纤维增强树脂预浸带（片状）-网格状纤维增强树脂预浸带框（网格形状为正四边形）进行铺层；所述网格状纤维增强树脂预浸带框的结构见图2和图3，包括纤维增强树脂预浸带5，纤维增强树脂预浸带5上均布有若干个网格6；
（2）、将纤维增强气凝胶复合毡3铺设到网格状纤维增强树脂预浸带框的网格6中；
（3）、在网格状纤维增强树脂预浸带框上表面依次铺设第二纤维增强树脂预浸带（片状）-第二脱模布，至此获得层叠体；
（4）、将步骤（3）铺层完成的层叠体置于热压机上在1 Mpa、80 ℃条件下固化1.5 h；
（5）、固化完成后脱模处理，即得复合保温板；
所述第一纤维增强树脂预浸带、第二纤维增强树脂预浸带为玻璃纤维增强不饱和聚酯预浸带，网格状纤维增强树脂预浸带框为网格状玻璃纤维增强不饱和聚酯预浸带框。
所述离型膜为PI膜；所述第一脱模布和第二脱模布为尼龙66脱模布；
本实施例制备的复合保温板的密度为0.36 g/cm3，压缩强度为3.2 Mpa。

Claims (8)

1.一种复合保温板，其特征在于：所述复合保温板包括第一面板层、第二面板层、夹芯层、骨架支撑层，夹芯层包括若干个纤维增强气凝胶复合毡，骨架支撑层为网格状，所述骨架支撑层设置在第一面板层与第二面板层之间，纤维增强气凝胶复合毡填充于骨架支撑层的网格中，骨架支撑层与第一面板层、第二面板层一体成型；所述第一面板层、第二面板层和骨架支撑层同时为纤维增强树脂复合材料。
2.如权利要求1所述的复合保温板，其特征在于：所述纤维增强树脂复合材料中的纤维为玻璃纤维、碳纤维、硼纤维或芳纶，树脂为不饱和聚酯、乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂或酚醛树脂；所述纤维增强气凝胶复合毡中的纤维为玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、石英纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、岩棉纤维、苎麻纤维、玄武岩纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰亚胺纤维、PET纤维、PP纤维或芳纶纤维，气凝胶为二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、二氧化锆气凝胶或二氧化钛气凝胶。
3.如权利要求1所述的复合保温板，其特征在于：第一面板层的厚度为0.5-5 mm，第二面板层的厚度为0.5-5 mm，骨架支撑层的厚度为2-20 mm。
4.如权利要求1所述的复合保温板，其特征在于：骨架支撑层的网格形状为四边形、五边形或六边形。
5.一种如权利要求1~4之任一项所述的复合保温板的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）、由下至上依次将离型膜-第一脱模布-第一纤维增强树脂预浸带-网格状纤维增强树脂预浸带框进行铺层；
（2）、将纤维增强气凝胶复合毡铺设到网格状纤维增强树脂预浸带框的网格中；
（3）、在网格状纤维增强树脂预浸带框上表面依次铺设第二纤维增强树脂预浸带-第二脱模布，至此获得层叠体；
（4）、将步骤（3）铺层完成的层叠体置于热压机上热压固化成型；
（5）、固化完成后脱模处理，即得复合保温板；
所述第一纤维增强树脂预浸带、第二纤维增强树脂预浸带和网格状纤维增强树脂预浸带框中的纤维和树脂分别对应为纤维增强树脂复合材料中的纤维和树脂。
6.如权利要求5所述的复合保温板的制备方法，其特征在于：所述网格状纤维增强树脂预浸带框的网格形状为四边形、五边形或六边形。
7.如权利要求5所述的复合保温板的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，热压固化成型的压力为0.5-5 Mpa，固化温度为20-180 ℃，固化时间为0.5-12 h。
8.如权利要求5所述的复合保温板的制备方法，其特征在于：所述离型膜为PET膜、PE膜、PI膜或OPP膜；所述第一脱模布和第二脱模布为聚四氟乙烯脱模布、尼龙66脱模布、尼龙6脱模布或聚酯脱模布。
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