CN111635247A - 一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法，属于隔热材料制备技术领域，一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法，通过将热消颗粒嵌入至有机泡沫内，从而使得有机泡沫在被烧毁后，热消颗粒能够被留在本多孔陶瓷隔热材料内，再此过程中，热消颗粒内的受热膨胀并使外气解层炸裂，成为多个碎片，随着烧结的继续，外气解层的碎片逐渐熔化，从而粘着碳纤维颗粒以及隔热颗粒一起粘附在多孔陶瓷隔热材料的孔壁上，降温后，可有效提高孔壁的强度，同时达到封堵孔壁的效果，进而有效提高闭孔率，并且由于外气解层的弹性，可以在意外碰撞时，提高本多孔陶瓷隔热材料的抗震能力，降低孔壁碎裂的情况发生。
Description
技术领域
本发明涉及隔热材料制备技术领域，更具体地说，涉及一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法。
背景技术
隔热材料(thermal insulation material)，能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。传统绝热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等，新型绝热材料，如气凝胶毡、真空板等。
隔热材料分为多孔材料,热反射材料和真空材料三类。前者利用材料本身所含的孔隙隔热，因为空隙内的空气或惰性气体的导热系数很低，如泡沫材料、纤维材料等；热反射材料具有很高的反射系数，能将热量反射出去，如金、银、镍、铝箔或镀金属的聚酯、聚酰亚胺薄膜等。真空绝热材料是利用材料的内部真空达到阻隔对流来隔热。航空航天工业对所用隔热材料的重量和体积要求较为苛刻，往往还要求它兼有隔音、减振、防腐蚀等性能。各种飞行器对隔热材料的需要不尽相同。飞机座舱和驾驶舱内常用泡沫塑料、超细玻璃棉、高硅氧棉、真空隔热板来隔热。
气凝胶毡是新型的隔热材料，其为纳米级孔径的多孔材料，多用于管道保温、设备保温等，该材料的导热系数常温为0.018W/(K·m)，低温下可至0.009W/(K·m)。真空隔热板是最新的隔热材料，在国外大受推广，多用于家电行业等，这种材料的导热系数极低仅为0.004.所以在保温节能上面效果突出。目前国内的冰箱冷藏集装箱已经完全使用这种材料，纳基隔热软毡是一种隔热性能极强的软质工业隔热材料。
现有的隔热材料多为多孔结构，根据流通性，闭孔的隔热材料的隔热性要高于开孔的隔热材料，隔热材料在制备时，空隙的开闭控制较难，导致成型后的多孔材料开孔率较高，同时隔热材料由于多孔，其脆性较大，在成型后极易因碰撞而导致孔壁破碎，使得闭孔成为开孔，进一步导致开孔率提高，影响隔热材料整体的隔热性。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法，它通过将热消颗粒嵌入至有机泡沫内，从而使得有机泡沫在被烧毁后，热消颗粒能够被留在本多孔陶瓷隔热材料内，再此过程中，热消颗粒内的受热膨胀并使外气解层炸裂，成为多个碎片，随着烧结的继续，外气解层的碎片逐渐熔化，从而粘着碳纤维颗粒以及隔热颗粒一起粘附在多孔陶瓷隔热材料的孔壁上，降温后，可有效提高孔壁的强度，同时达到封堵孔壁的效果，进而有效提高闭孔率，并且由于外气解层的弹性，可以在意外碰撞时，提高本多孔陶瓷隔热材料的抗震能力，降低孔壁碎裂的情况发生。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法，包括以下步骤：
S1、根据多孔陶瓷隔热材料的组分制备陶瓷浆料；
S2、有机泡沫和热消颗粒同时放入到气袋内，并不断进行振动处理，使得热消颗粒渗入到有机泡沫内；
S3、然后使用上一步骤中的有机泡沫对陶瓷浆料进行浸渍处理；
S4、浸渍后首先进行干燥处理，干燥后进行高温烧结，从而使得有机气泡被烧毁，同时热消颗粒部分外壳受热熔化贴附在孔隙内壁，得到闭孔率高的多孔陶瓷隔热材料。
通过将热消颗粒嵌入至有机泡沫内，从而使得有机泡沫在被烧毁后，热消颗粒能够被留在本多孔陶瓷隔热材料内，再此过程中，热消颗粒内的受热膨胀并使外气解层炸裂，成为多个碎片，随着烧结的继续，外气解层的碎片逐渐熔化，从而粘着碳纤维颗粒以及隔热颗粒一起粘附在多孔陶瓷隔热材料的孔壁上，降温后，可有效提高孔壁的强度，同时达到封堵孔壁的效果，进而有效提高闭孔率，并且由于外气解层的弹性，可以在意外碰撞时，提高本多孔陶瓷隔热材料的抗震能力，降低孔壁碎裂的情况发生。
进一步的，所述有机泡沫和热消颗粒在气袋内按照体积计算的填充比例为1:1.5-2，当二者放在气袋内时，热消颗粒过多，很难都进入到有机泡沫内，在取出有机泡沫时，容易造成热消颗粒的浪费。
进一步的，所述热消颗粒包括外气解层，所述外气解层外端开凿有多个均匀分布的内嵌槽，所述内嵌槽内填充有碳纤维颗粒，所述外气解层内部还填充有内气包球和气固二态粉，在进行S4过程中，气固二态粉受热膨胀使得外气解层炸裂，从而使得气固二态粉从外气解层内溢出，同时外气解层炸裂，成为多个碎片，随着烧结的继续，外气解层的碎片逐渐熔化，从而粘着碳纤维颗粒一起粘附在多孔陶瓷隔热材料的孔壁上，降温后，可有效提高孔壁的强度，并且由于外气解层的弹性，可以在意外碰撞时，提高本多孔陶瓷隔热材料的抗震能力，降低孔壁碎裂的情况发生。
进一步的，所述气固二态粉包括惰性气体以及隔热颗粒，受热后惰性气体膨胀，从而使得外气解层炸裂，此时隔热颗粒在其炸裂的力作用下，四散到周围的孔壁上，从而在提高本多孔陶瓷隔热材料隔热性的情况下，有效提高本多孔陶瓷隔热材料孔壁的强度，所述隔热颗粒为玻璃纤维、气凝胶颗粒以及超细玻璃棉均匀混合而成，玻璃纤维、气凝胶颗粒以及超细玻璃棉均为隔热性良好的材料，在静电作用下，其会在粘附在孔壁后，可以有效提高孔壁的隔热性。
进一步的，所述玻璃纤维、气凝胶颗粒以及超细玻璃棉按照体积的混合比例为1:0.8-1.5:2-3。
进一步的，所述外气解层为隔热硅胶材料制成，其最高耐热温度为250℃，温度达到250℃后融化，从而可以附着在多孔陶瓷隔热材料的孔壁上，且外气解层表面为粗糙多裂口结构，使得在惰性气体受热膨胀后，粗糙裂口的存在可以辅助加速外气解层的炸裂。
进一步的，所述内气包球内部同样填充有惰性气体，所述内气包球外端固定连接有多个均匀分布的刺针，内气包球在受热炸裂后，炸裂时的冲击力使得带有刺针的碎片内气包球，撞击在外气解层内壁上，配合外气解层内惰性气体的膨胀力，以及外侧裂口的扩张力，可进一步提高外气解层的炸裂速度。
进一步的，所述内气包球和外气解层内惰性气体均为压缩状态，且内气包球内惰性气体压缩2-3倍，外气解层内惰性气体压缩1-2倍，使得内气包球的炸裂速度比外气解层快，从而使得内气包球炸裂时能在外气解层内部提供冲击力，进而辅助外气解层的炸裂。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过将热消颗粒嵌入至有机泡沫内，从而使得有机泡沫在被烧毁后，热消颗粒能够被留在本多孔陶瓷隔热材料内，再此过程中，热消颗粒内的受热膨胀并使外气解层炸裂，成为多个碎片，随着烧结的继续，外气解层的碎片逐渐熔化，从而粘着碳纤维颗粒以及隔热颗粒一起粘附在多孔陶瓷隔热材料的孔壁上，降温后，可有效提高孔壁的强度，同时达到封堵孔壁的效果，进而有效提高闭孔率，并且由于外气解层的弹性，可以在意外碰撞时，提高本多孔陶瓷隔热材料的抗震能力，降低孔壁碎裂的情况发生。
(2)有机泡沫和热消颗粒在气袋内按照体积计算的填充比例为1:1.5-2，当二者放在气袋内时，热消颗粒过多，很难都进入到有机泡沫内，在取出有机泡沫时，容易造成热消颗粒的浪费。
(3)热消颗粒包括外气解层，外气解层外端开凿有多个均匀分布的内嵌槽，内嵌槽内填充有碳纤维颗粒，外气解层内部还填充有内气包球和气固二态粉，在进行S4过程中，气固二态粉受热膨胀使得外气解层炸裂，从而使得气固二态粉从外气解层内溢出，同时外气解层炸裂，成为多个碎片，随着烧结的继续，外气解层的碎片逐渐熔化，从而粘着碳纤维颗粒一起粘附在多孔陶瓷隔热材料的孔壁上，降温后，可有效提高孔壁的强度，并且由于外气解层的弹性，可以在意外碰撞时，提高本多孔陶瓷隔热材料的抗震能力，降低孔壁碎裂的情况发生。
(4)气固二态粉包括惰性气体以及隔热颗粒，受热后惰性气体膨胀，从而使得外气解层炸裂，此时隔热颗粒在其炸裂的力作用下，四散到周围的孔壁上，从而在提高本多孔陶瓷隔热材料隔热性的情况下，有效提高本多孔陶瓷隔热材料孔壁的强度，隔热颗粒为玻璃纤维、气凝胶颗粒以及超细玻璃棉均匀混合而成，玻璃纤维、气凝胶颗粒以及超细玻璃棉均为隔热性良好的材料，在静电作用下，其会在粘附在孔壁后，可以有效提高孔壁的隔热性。
(5)玻璃纤维、气凝胶颗粒以及超细玻璃棉按照体积的混合比例为1:0.8-1.5:2-3。
(6)外气解层为隔热硅胶材料制成，其最高耐热温度为250℃，温度达到250℃后融化，从而可以附着在多孔陶瓷隔热材料的孔壁上，且外气解层表面为粗糙多裂口结构，使得在惰性气体受热膨胀后，粗糙裂口的存在可以辅助加速外气解层的炸裂。
(7)内气包球内部同样填充有惰性气体，内气包球外端固定连接有多个均匀分布的刺针，内气包球在受热炸裂后，炸裂时的冲击力使得带有刺针的碎片内气包球，撞击在外气解层内壁上，配合外气解层内惰性气体的膨胀力，以及外侧裂口的扩张力，可进一步提高外气解层的炸裂速度。
(8)内气包球和外气解层内惰性气体均为压缩状态，且内气包球内惰性气体压缩2-3倍，外气解层内惰性气体压缩1-2倍，使得内气包球的炸裂速度比外气解层快，从而使得内气包球炸裂时能在外气解层内部提供冲击力，进而辅助外气解层的炸裂。
附图说明
图1为本发明的主要的流程图；
图2为本发明的有机泡沫和热消颗粒放入气袋内时的结构示意图；
图3为本发明的热消颗粒的结构示意图；
图4为本发明的内气包球的结构示意图。
图中标号说明：
1外气解层、2气固二态粉、3内嵌槽、4碳纤维颗粒、5内气包球、6刺针。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法，包括以下步骤：
S1、根据多孔陶瓷隔热材料的组分制备陶瓷浆料；
S2、请参阅图2，图中a表示气袋、b表示有机泡沫、c表示热消颗粒，有机泡沫和热消颗粒同时放入到气袋内，并不断进行振动处理，使得热消颗粒渗入到有机泡沫内；
S3、然后使用上一步骤中的有机泡沫对陶瓷浆料进行浸渍处理；
S4、浸渍后首先进行干燥处理，干燥后进行高温烧结，从而使得有机气泡被烧毁，同时热消颗粒部分外壳受热熔化贴附在孔隙内壁，得到闭孔率高的多孔陶瓷隔热材料。
有机泡沫和热消颗粒在气袋内按照体积计算的填充比例为1:1.5-2，当二者放在气袋内时，热消颗粒过多，很难都进入到有机泡沫内，在取出有机泡沫时，容易造成热消颗粒的浪费。
请参阅图3，热消颗粒包括外气解层1，外气解层1为隔热硅胶材料制成，其最高耐热温度为250℃，温度达到250℃后融化，从而可以附着在多孔陶瓷隔热材料的孔壁上，且外气解层1表面为粗糙多裂口结构，使得在惰性气体受热膨胀后，粗糙裂口的存在可以辅助加速外气解层1的炸裂，外气解层1外端开凿有多个均匀分布的内嵌槽3，内嵌槽3内填充有碳纤维颗粒4，外气解层1内部还填充有内气包球5和气固二态粉2，在进行S4过程中，气固二态粉2受热膨胀使得外气解层1炸裂，从而使得气固二态粉2从外气解层1内溢出，同时外气解层1炸裂，成为多个碎片，随着烧结的继续，外气解层1的碎片逐渐熔化，从而粘着碳纤维颗粒4一起粘附在多孔陶瓷隔热材料的孔壁上，降温后，可有效提高孔壁的强度，并且由于外气解层1的弹性，可以在意外碰撞时，提高本多孔陶瓷隔热材料的抗震能力，降低孔壁碎裂的情况发生。
气固二态粉2包括惰性气体以及隔热颗粒，受热后惰性气体膨胀，从而使得外气解层1炸裂，此时隔热颗粒在其炸裂的力作用下，四散到周围的孔壁上，从而在提高本多孔陶瓷隔热材料隔热性的情况下，有效提高本多孔陶瓷隔热材料孔壁的强度，隔热颗粒为玻璃纤维、气凝胶颗粒以及超细玻璃棉均匀混合而成，玻璃纤维、气凝胶颗粒以及超细玻璃棉按照体积的混合比例为1:0.8-1.5:2-3，玻璃纤维、气凝胶颗粒以及超细玻璃棉均为隔热性良好的材料，在静电作用下，其会在粘附在孔壁后，可以有效提高孔壁的隔热性。
请参阅图4，内气包球5内部同样填充有惰性气体，内气包球5外端固定连接有多个均匀分布的刺针6，内气包球5在受热炸裂后，炸裂时的冲击力使得带有刺针6的碎片内气包球5，撞击在外气解层1内壁上，配合外气解层1内惰性气体的膨胀力，以及外侧裂口的扩张力，可进一步提高外气解层1的炸裂速度，内气包球5和外气解层1内惰性气体均为压缩状态，且内气包球5内惰性气体压缩2-3倍，外气解层1内惰性气体压缩1-2倍，使得内气包球5的炸裂速度比外气解层1快，从而使得内气包球5炸裂时能在外气解层1内部提供冲击力，进而辅助外气解层1的炸裂。
通过将热消颗粒嵌入至有机泡沫内，从而使得有机泡沫在被烧毁后，热消颗粒能够被留在本多孔陶瓷隔热材料内，再此过程中，热消颗粒内的受热膨胀并使外气解层1炸裂，成为多个碎片，随着烧结的继续，外气解层1的碎片逐渐熔化，从而粘着碳纤维颗粒4以及隔热颗粒一起粘附在多孔陶瓷隔热材料的孔壁上，降温后，可有效提高孔壁的强度，同时达到封堵孔壁的效果，进而有效提高闭孔率，并且由于外气解层1的弹性，可以在意外碰撞时，提高本多孔陶瓷隔热材料的抗震能力，降低孔壁碎裂的情况发生。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、根据多孔陶瓷隔热材料的组分制备陶瓷浆料；
S2、有机泡沫和热消颗粒同时放入到气袋内，并不断进行振动处理，使得热消颗粒渗入到有机泡沫内；
S3、然后使用上一步骤中的有机泡沫对陶瓷浆料进行浸渍处理；
S4、浸渍后首先进行干燥处理，干燥后进行高温烧结，从而使得有机气泡被烧毁，同时热消颗粒部分外壳受热熔化贴附在孔隙内壁，得到闭孔率高的多孔陶瓷隔热材料。
2.根据权利要求1所述的一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法，其特征在于：所述有机泡沫和热消颗粒在气袋内按照体积计算的填充比例为1:1.5-2。
3.根据权利要求1所述的一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法，其特征在于：所述热消颗粒包括外气解层(1)，所述外气解层(1)外端开凿有多个均匀分布的内嵌槽(3)，所述内嵌槽(3)内填充有碳纤维颗粒(4)，所述外气解层(1)内部还填充有内气包球(5)和气固二态粉(2)。
4.根据权利要求3所述的一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法，其特征在于：所述气固二态粉(2)包括惰性气体以及隔热颗粒，所述隔热颗粒为玻璃纤维、气凝胶颗粒以及超细玻璃棉均匀混合而成。
5.根据权利要求4所述的一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法，其特征在于：所述玻璃纤维、气凝胶颗粒以及超细玻璃棉按照体积的混合比例为1:0.8-1.5:2-3。
6.根据权利要求5所述的一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法，其特征在于：所述外气解层(1)为隔热硅胶材料制成，且外气解层(1)表面为粗糙多裂口结构。
7.根据权利要求6所述的一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法，其特征在于：所述内气包球(5)内部同样填充有惰性气体，所述内气包球(5)外端固定连接有多个均匀分布的刺针(6)。
8.根据权利要求7所述的一种高闭孔率的多孔隔热材料制备方法，其特征在于：所述内气包球(5)和外气解层(1)内惰性气体均为压缩状态，且内气包球(5)内惰性气体压缩2-3倍，外气解层(1)内惰性气体压缩1-2倍。
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