CN112856102B - 一种气凝胶纤维芯材真空绝热板及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气凝胶纤维芯材真空绝热板及其制备方法与应用。所述气凝胶纤维芯材真空绝热板包括：芯材，其包括气凝胶纤维、由所述气凝胶纤维形成的纤维制品、由所述气凝胶纤维与粘结剂共混形成的复合纤维制品，以及高阻隔膜，包覆设置于芯材四周并围合形成封闭结构；所述气凝胶纤维芯材真空绝热板的热导率低于10mW/(m·K)，密度小于300kg/m³。本发明的气凝胶纤维芯材的多级孔结构降低了芯材对板内气压敏感性，延长了真空绝热板的使用寿命；另外丰富的孔道结构可以捕获真空绝热板使用过程中产生的少量气体，避免了吸气剂的使用，气凝胶纤维芯材真空绝热板在工业及建筑、绝热、复合材料、能源等领域具有广阔应用前景。

Description

一种气凝胶纤维芯材真空绝热板及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种真空绝热板，尤其涉及一种新型气凝胶纤维芯材真空绝热板及其制备方法与应用，属于真空绝热板领域。

背景技术

真空绝热板(Vacuum insulation Panel，简称VIP板)是一种新型的保温隔热材料，一般是以隔热性能好的多孔材料做为芯材，以高阻气复合膜作为封装阻隔材料，通过抽真空处理将体系内气体抽出并热封而得到的。真空绝热板的热导率一般在10mW/(m K)以下，是目前已知热导率最低的隔热保温材料。目前VIP的芯材以玻璃纤维芯材、泡沫材料芯材和纤维/气相二氧化硅粉芯材为主。

气凝胶是一种纳米多孔非晶固体材料，具有低密度、大比表面积、高孔隙率的特点，密度变化范围为0.003～0.15g/cm³，比表面积可高达1500m²/g，孔隙率可高达99.8％，是目前已知热导率最低的固体材料之一。气凝胶材料的低热导率主要有三个原因：1、气凝胶材料内部冗长的纳米尺度的骨架形成无限长路径效应，使固体热传导需要经过很长的路径。2、气凝胶的孔径小于空气的分子自由程，阻止气体分子在气凝胶内部的热传导。3、气凝胶内部的空气是静止的，阻止了气凝胶内部的空气热对流。因此气凝胶具有良好的隔热性能，被称为“超级隔热材料”。

由于气凝胶结构及性能特征满足真空绝热板芯材的基本要求，理论上可以用于真空绝热板加工。气凝胶粉做为真空绝热板芯材时，由于粉体流动性不易成型，且加工过程中粉体容易发生泄漏；而使用粘结剂成型厚度气凝胶粉芯材热导率普遍上升，并且粘结剂在使用过程中容易产生气体，导致板内真空度下降，影响真空绝热板绝热性能。气凝胶毡做为真空绝热板芯材时同样存在粉体泄漏的问题，并且由于高密度纤维毡体的存在，提供了一定的传热路径，导致气凝胶制品密度上升的同时，丧失气凝胶自身低密度、低热导的优势。

因此，如何解决现有气凝胶制品做芯材时存在的问题，得到高性能气凝胶真空绝热板就显得尤为重要。

发明内容

为解决上述气凝胶芯材真空绝热板的问题，本发明提出一种新型气凝胶纤维芯材真空绝热板，以气凝胶纤维及其制品作为真空绝热板芯材，加工得到了一种低密度、低气压敏感性、低热导、长寿命的新型真空绝热板。

本发明的另一目的还在于提供所述气凝胶纤维芯材真空绝热板的制备方法及其应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种气凝胶纤维芯材真空绝热板，其包括：

芯材，其包括气凝胶纤维、由所述气凝胶纤维形成的纤维制品、由所述气凝胶纤维与粘结剂共混形成的复合纤维制品，所述复合纤维制品中气凝胶纤维的体积比为80～99％，所述气凝胶纤维、纤维制品或复合纤维制品具有以介孔、微孔和大孔为主的多级孔结构；

以及，高阻隔膜，包覆设置于所述芯材四周并围合形成封闭结构；

所述气凝胶纤维芯材真空绝热板的热导率低于10mW/(m·K)，密度小于300kg/m³。

在一些实施例中，所述气凝胶纤维包括聚酰胺气凝胶纤维、氧化硅气凝胶纤维、聚酰亚胺气凝胶纤维、石墨烯气凝胶纤维、纤维素气凝胶纤维等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

在一些实施例中，所述气凝胶纤维包括亲水型气凝胶纤维、疏水型气凝胶纤维、两亲型气凝胶纤维等中的一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步地，所述气凝胶纤维形成的纤维制品的形态包括气凝胶纤维絮片、气凝胶纤维毡、气凝胶纤维复合毡等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

本发明实施例还提供了一种气凝胶纤维芯材真空绝热板的制备方法，其包括：

提供气凝胶纤维、由所述气凝胶纤维形成的纤维制品、由所述气凝胶纤维与粘结剂形成的复合纤维制品作为芯材，并进行干燥，所述复合纤维制品中气凝胶纤维的体积比为80～99％；

提供高阻隔膜，采用所述高阻隔膜对所述芯材进行包覆，并围合形成封闭结构，之后抽真空至预设真空度，保压后进行热封，获得所述气凝胶纤维芯材真空绝热板。

本发明实施例还提供了前述气凝胶纤维芯材真空绝热板于建筑、交通运输、电器隔热、冷链物流或医用保温箱等领域中的应用。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

1)本发明提供的气凝胶纤维芯材自身可以成型，亦可以加工成气凝胶纤维毡、气凝胶纤维絮片或与粘结剂、其他常用纤维共混制毡，保留了气凝胶自身低密度、低热导率的优势，降低了整体真空绝热板的密度；

2)与传统实心纤维相比，本发明提供的单根气凝胶纤维由于存在丰富孔道结构，拥有更加冗长的传热路径，显著降低了真空绝热板的整体热导率；

3)与普通纤维毡相比，本发明提供的气凝胶纤维毡体具有多级孔结构，介孔的存在降低了芯材对板内气压敏感性；并且丰富的孔道结构可以捕获真空绝热板使用过程中产生的少量气体，避免了吸气剂的使用，在外层阻隔膜破损后可依靠气凝胶材质的本体隔热性能维持一定的隔热能力，增加真空绝热板的使用寿命；

4)本发明的气凝胶纤维芯材真空绝热板在工业及建筑、绝热、复合材料、能源等领域具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1中气凝胶纤维的数码相片图；

图2是本发明实施例5中气凝胶纤维絮片的数码相片图；

图3是本发明实施例5中气凝胶纤维絮片的扫描电镜照片；

图4是本发明实施例6中气凝胶纤维絮片与玻璃纤维混合芯材的数码相片图；

图5是本发明实施例6中获得的气凝胶纤维芯材真空绝热板的数码相片图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，其主要是提供一种气凝胶纤维芯材真空绝热板，以气凝胶纤维及其制品做为芯材，外层包覆阻隔性能优异的高阻隔膜形成封闭结构。所述气凝胶纤维芯材真空绝热板的热导率低于10mW/(m·K)，密度小于300kg/m³。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

本发明实施例的一个方面提供的一种气凝胶纤维芯材真空绝热板，其包括：

芯材，其包括气凝胶纤维、由所述气凝胶纤维形成的纤维制品、由所述气凝胶纤维与粘结剂共混形成的复合纤维制品，所述复合纤维制品中气凝胶纤维的体积比为80～99％，所述气凝胶纤维、纤维制品或复合纤维制品具有以介孔、微孔和大孔为主的多级孔结构；

以及，高阻隔膜，包覆设置于所述芯材四周并围合形成封闭结构；

所述气凝胶纤维芯材真空绝热板的热导率低于10mW/(m·K)，密度小于300kg/m³。

进一步地，所述气凝胶纤维芯材真空绝热板以气凝胶纤维及其制品作为真空绝热板芯材，外层包覆阻隔性能优异的高阻隔膜形成封闭结构。

在一些实施例中，所述气凝胶纤维芯材真空绝热板的具体结构包括气凝胶纤维芯材和高阻隔膜，所述气凝胶纤维芯材包括气凝胶纤维、气凝胶纤维毡、气凝胶纤维絮片或粘结剂复合制品；所述高阻隔膜包覆在气凝胶纤维芯材四周形成封闭真空结构。将气凝胶纤维芯材置于阻隔袋内抽真空至板内真空度为0.1～50mbar时热封、折边后即可得到气凝胶纤维芯材真空绝热板。

在一些实施例中，所述气凝胶纤维包括聚酰胺气凝胶纤维、氧化硅气凝胶纤维、聚酰亚胺气凝胶纤维、石墨烯气凝胶纤维、纤维素气凝胶纤维等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步地，所述气凝胶纤维的直径为500μm～0.1μm，孔隙率为3％～99.5％，优选为20％～99.5％，其中所述气凝胶纤维所含孔洞的孔径为4nm～1μm。

在一些实施例中，所述气凝胶纤维包括具有选定界面形状的短纤，其中，所述选定界面形状包括但不限于圆形、中空、三角形、四角形、三叶形、多叶形、藕形、十字形等其他经过几何设计的纤维。

进一步地，所述气凝胶纤维的长径比大于10∶1。

在一些实施例中，所述气凝胶纤维包括亲水型气凝胶纤维、疏水型气凝胶纤维、两亲型气凝胶纤维等中的一种或两种以上的组合，但不限于此。

在一些实施例中，所述气凝胶纤维形成的纤维制品的形态包括气凝胶纤维絮片、气凝胶纤维毡、气凝胶纤维复合毡等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步地，所述气凝胶纤维包括单组份气凝胶纤维、絮片、纤维毡或与粘结剂、其他纤维共混得到的纤维制品。

本发明提供的气凝胶纤维芯材自身可以成型，亦可以加工成气凝胶纤维毡、气凝胶纤维絮片或与粘结剂，或与其他常用纤维共混制毡，保留了气凝胶自身低密度、低热导率的优势，极大的降低了材质的密度，减轻了重量；此外，多级孔结构介孔的存在降低了芯材对板内气压敏感性，延长了真空绝热板的使用寿命；另外丰富的孔道结构拥有更加冗长的传热路径，可以捕获真空绝热板使用过程中产生的少量气体，避免了吸气剂的使用。

在一些实施例中，所述气凝胶纤维中还可加入一定的增强助剂以提高填充材料的力学强度及提供功能化改性，所述助剂成分主要为增强材料。

在一些实施例中，所述增强材料包括金属氧化物、碳材料、纳米材料等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步地，所述增强材料包括碳纳米管、石墨烯、Mxene材料、炭黑、白炭黑等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

在一些实施例中，所述其他纤维可包括玻璃纤维毡、玻璃纤维棉、玄武岩纤维、岩棉纤维、硼纤维、陶瓷纤维、超细纤维等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步地，所述气凝胶纤维复合毡为气凝胶纤维与玻璃纤维毡、玻璃纤维棉、玄武岩纤维、岩棉纤维、硼纤维、陶瓷纤维、超细纤维等中的任意一种或两种以上组合得到的复合纤维制品。

在一些实施例中，所述粘结剂的形态为液态或固态，所述复合纤维制品中粘结剂的体积比为0.1～20％。

进一步地，所述液态粘结剂包括选定某种高分子的溶液和/或选定高分子前驱体，其中，所述选定高分子可以包括例如聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步地，所述固态粘结剂包括热熔型高分子和/或其他无机材料，可以优选包括例如聚酯纤维、聚乙烯、聚丙烯、玻璃纤维、低熔点玻璃粉等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步地，所述气凝胶纤维芯材所采用的粘结剂的形态为液态或固态，液态胶黏剂为某种高分子的溶液或高分子前驱体(例如聚丙烯酸酯溶液、聚氨酯溶液、环氧树脂等)，固态胶黏剂为热熔型高分子(例如聚酯纤维、聚乙烯、聚丙烯等)。

在一些实施例中，所述高阻隔膜包括铝塑复合膜、镀铝膜、透明膜等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

本发明实施例的另一个方面还提供了一种气凝胶纤维芯材真空绝热板的制备方法，其包括：

提供气凝胶纤维、由所述气凝胶纤维形成的纤维制品、由所述气凝胶纤维与粘结剂形成的复合纤维制品作为芯材，并进行干燥，所述复合纤维制品中气凝胶纤维的体积比为80～99％；

提供高阻隔膜，采用所述高阻隔膜对所述芯材进行包覆，并围合形成封闭结构，之后抽真空至预设真空度，保压后进行热封，获得所述气凝胶纤维芯材真空绝热板。

在一些较为具体的实施方案中，所述气凝胶纤维芯材真空绝热板的制备方法具体包括以下步骤：

(1)芯材以气凝胶纤维为主，将气凝胶纤维根据使用需求整理成相应形态，放入到高温干燥箱内烘干；

(2)将步骤(1)中的气凝胶芯材放入到烘干过的高阻隔膜制成的阻隔袋中，然后放置于真空包装机内；

(3)真空包装机抽真空至真空腔内达到高真空度，并保压一段时间后进行热封，设备放气后取出样板，进行折边处理即可得到气凝胶纤维芯材真空绝热板。

在一些实施例中，步骤(1)中，所述气凝胶纤维包括聚酰胺气凝胶纤维、氧化硅气凝胶纤维、聚酰亚胺气凝胶纤维、石墨烯气凝胶纤维、纤维素气凝胶纤维等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

在一些实施例中，步骤(1)中，所述气凝胶纤维包括亲水型气凝胶纤维、疏水型气凝胶纤维、两亲型气凝胶纤维等中的一种或两种以上的组合，但不限于此。

在一些实施例中，步骤(1)中，所述气凝胶纤维形成的纤维制品的形态包括气凝胶纤维絮片、气凝胶纤维毡、气凝胶纤维复合毡等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步地，所述气凝胶纤维包括单组份气凝胶纤维、絮片、纤维毡或与其他纤维共混得到的纤维制品。

进一步地，所述气凝胶纤维复合毡为气凝胶纤维与玻璃纤维毡、玻璃纤维棉、玄武岩纤维、岩棉纤维、硼纤维、陶瓷纤维、超细纤维等中的任意一种或两种以上组合得到的复合纤维制品。

进一步地，所述气凝胶纤维芯材所采用的粘结剂的形态为液态或固态，液态胶黏剂为某种高分子的溶液或高分子前驱体(例如聚丙烯酸酯溶液、聚氨酯溶液、环氧树脂等)，固态胶黏剂为热熔型高分子(例如聚酯纤维、聚乙烯、聚丙烯等)。

另外，在本发明中，将气凝胶纤维与粘结剂均匀混合的方法包括：以气凝胶纤维为主体与主要原材料，将气凝胶纤维制备成一定的三维形状自然堆积形成具有稳定三维结构的絮片，或添加一定量的粘结剂热整形后使气凝胶纤维互相粘连搭接形成具有立体结构的复合纤维制品。

在一些实施例中，所述制备方法包括：至少采用喷淋、涂布、机械混合等中的任一种方式将所述气凝胶纤维与粘结剂充分均匀混合。亦即，换一种角度讲，所述粘结剂与气凝胶纤维的混合方式为多种方式，包括但不限于：喷淋、涂布、机械混合等。

进一步地，所述混合的方法包括：向至少部分气凝胶纤维表面喷淋包含粘结剂的溶液。

进一步地，所述混合的方法包括：向至少部分气凝胶纤维表面涂布包含粘结剂的溶液。

进一步地，所述混合的方法包括：将所述气凝胶纤维与固态粘结剂进行机械混合。

在一些较为具体的实施方案中具体包括：将气凝胶纤维与粘结剂混合可采用向气凝胶纤维喷洒粘结剂溶液、向部分气凝胶纤维表面涂布粘结剂溶液、以及将气凝胶纤维与固体粘结剂(纤维状、粉末状)进行机械混合等方式。

在一些较为具体的实施方案中，所述气凝胶纤维的制备方法包括：采用纺丝工艺制备含溶剂纤维，之后至少采用超临界干燥、冷冻干燥、真空干燥、常压干燥等中的任意一种方式对所述含溶剂纤维进行干燥处理，进而获得所述的气凝胶纤维。

进一步地，其中所采用纺丝工艺可以是湿法纺丝工艺或干喷湿纺工艺，其主要步骤为采用高分子溶液或溶胶作为纺丝液，通过挤出的方式在凝固浴中形成成型纤维。

在一些较为具体的实施方案中，所述气凝胶纤维材料可加入一定的助剂以提高填充材料的力学强度，所述助剂成分主要为增强材料。

在一些实施例中，所述增强材料包括金属氧化物、碳材料、纳米材料等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步地，所述增强材料包括碳纳米管、石墨烯、Mxene材料、炭黑、白炭黑等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步地，步骤(1)中，所述干燥的温度为100～200℃，时间为30～120min。

在一些实施例中，步骤(2)中，所述高阻隔膜包括铝塑复合膜、镀铝膜、透明膜中的一种或两种配合使用。

在一些实施例中，步骤(3)中，真空腔内预设真空度为0.1～50mbar。

进一步地，所述保压的时间为5～60min。

进一步地，所述热封的温度为140～150℃。

本发明实施例的另一个方面还提供了前述气凝胶纤维芯材真空绝热板于建筑、交通运输、电器隔热、冷链物流、医用保温箱等领域中的应用。

进一步地，所述气凝胶纤维芯材真空绝热板在工业及建筑、绝热、复合材料、能源等领域具有广阔的应用前景。

综上所述，藉由上述技术方案，本发明的气凝胶纤维芯材的多级孔结构降低了芯材对板内气压敏感性，延长了真空绝热板的使用寿命；另外丰富的孔道结构可以捕获真空绝热板使用过程中产生的少量气体，避免了吸气剂的使用，气凝胶纤维芯材真空绝热板在工业及建筑、绝热、复合材料、能源等领域具有广阔应用前景。

下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，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。需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用，本领域技术人员可根据实际情况进行调整。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的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。下面所用的实施例中所采用的实验材料，如无特殊说明，均可由常规的生化试剂公司购买得到。

实施例1

本实施例中的一种新型气凝胶纤维芯材真空绝热板的制备方法包括如下步骤：

(1)选择孔隙率为98％、截面形状为圆形的聚酰胺气凝胶纤维作为芯材，将气凝胶纤维整理平整，放入到100℃的高温干燥箱内烘干30min；图1示出了本实施例中气凝胶纤维的数码相片图。

(2)将步骤(1)中的气凝胶芯材放入到烘干过的镀铝阻隔膜制成的阻隔袋中，然后放置于真空包装机内；

(3)真空包装机抽真空至真空腔内真空度为0.1mbar，保压30min，之后进行热封，设备放气后取出样板，进行折边处理即可得到气凝胶纤维芯材真空绝热板。表1提供了该气凝胶纤维芯材真空绝热板的热导率、密度等性能参数。

实施例2

本实施例中的一种新型气凝胶纤维芯材真空绝热板的制备方法包括如下步骤：

(1)选择孔隙率为88％、截面形状为三角形的氧化硅气凝胶纤维作为芯材，聚酯纤维作为粘结剂，将气凝胶纤维与聚酯纤维整理平整，放入到130℃的高温干燥箱内烘干30min。

(2)将步骤(1)中的气凝胶芯材放入到烘干过的铝塑复合膜制成的阻隔袋中，然后放置于真空包装机内；

(3)真空包装机抽真空至真空腔内真空度为10mbar，保压30min，之后进行热封，设备放气后取出样板，进行折边处理即可得到气凝胶纤维芯材真空绝热板。表1提供了该气凝胶纤维芯材真空绝热板的热导率、密度等性能参数。

实施例3

本实施例中的一种新型气凝胶纤维芯材真空绝热板的制备方法包括如下步骤：

(1)选择孔隙率为98％、截面形状为三叶形的石墨烯气凝胶纤维作为芯材，环氧树脂作为粘结剂，将气凝胶纤维整理平整，表面喷撒环氧树脂后放入到100℃的高温干燥箱内烘干30min；

(2)将步骤(1)中的气凝胶芯材放入到烘干过的镀铝阻隔膜制成的阻隔袋中，然后放置于真空包装机内；

(3)真空包装机抽真空至真空腔内真空度为40mbar，保压30min，之后进行热封，设备放气后取出样板，进行折边处理即可得到气凝胶纤维芯材真空绝热板。表1提供了该气凝胶纤维芯材真空绝热板的热导率、密度等性能参数。

实施例4

本实施例中的一种新型气凝胶纤维芯材真空绝热板的制备方法包括如下步骤：

(1)选择孔隙率为95％、截面形状为不规则多叶形的石墨烯增强聚酰亚胺气凝胶纤维作为芯材，聚乙烯纤维作为粘结剂，将气凝胶纤维与聚乙烯纤维混合后整理平整，放入到170℃的高温干燥箱内烘干30min；

(2)将步骤(1)中的气凝胶芯材放入到烘干过的镀铝阻隔膜制成的阻隔袋中，然后放置于真空包装机内；

(3)真空包装机抽真空至真空腔内真空度为50mbar，保压5min，之后进行热封，设备放气后取出样板，进行折边处理即可得到气凝胶纤维芯材真空绝热板。表1提供了该气凝胶纤维芯材真空绝热板的热导率、密度等性能参数。

实施例5

本实施例中的一种新型气凝胶纤维芯材真空绝热板的制备方法包括如下步骤：

(1)选择孔隙率为91％、截面形状为圆形的纤维素气凝胶纤维作为芯材，以低熔点玻璃粉作为粘结剂，将气凝胶纤维加工成气凝胶纤维絮片，放入到180℃的高温干燥箱内烘干30min；图2示出了本实施例中气凝胶纤维絮片的数码相片图，其扫描电镜照片可参阅图3。

(2)将步骤(1)中的气凝胶芯材放入到烘干过的镀铝阻隔膜制成的阻隔袋中，然后放置于真空包装机内；

(3)真空包装机抽真空至真空腔内真空度为0.1mbar，保压30min，之后进行热封，设备放气后取出样板，进行折边处理即可得到气凝胶纤维芯材真空绝热板。表1提供了该气凝胶纤维芯材真空绝热板的热导率、密度等性能参数。

实施例6

本实施例中的一种新型气凝胶纤维芯材真空绝热板的制备方法包括如下步骤：

(1)选择孔隙率为88％、截面形状为多孔藕状的Mxene增强聚酰胺气凝胶纤维作为芯材，将气凝胶纤维排列整齐后压制加工成气凝胶纤维毡之后取一定量玻璃纤维与气凝胶纤维絮片混合，放入到200℃的高温干燥箱内烘干30min；本实施例中气凝胶纤维絮片与玻璃纤维混合芯材的数码相片图可参阅图4。

(2)将步骤(1)中的气凝胶芯材放入到烘干过的镀铝阻隔膜制成的阻隔袋中，然后放置于真空包装机内；

(3)真空包装机抽真空至真空腔内真空度为0.1mbar，保压30min，之后进行热封，设备放气后取出样板，进行折边处理即可得到气凝胶纤维芯材真空绝热板，其数码相片图可参阅图5。表1提供了该气凝胶纤维芯材真空绝热板的热导率、密度等性能参数。

实施例7

本实施例中的一种新型气凝胶纤维芯材真空绝热板的制备方法包括如下步骤：

(1)选择孔隙率为78％、截面形状为十字形的碳纳米管增强聚酰胺气凝胶纤维作为芯材，将气凝胶纤维与聚乙烯纤维混合压制加工成为气凝胶纤维复合毡，放入到140℃的高温干燥箱内烘干120min；

(2)将步骤(1)中的气凝胶芯材放入到烘干过的透明膜制成的阻隔袋中，然后放置于真空包装机内；

(3)真空包装机抽真空至真空腔内真空度为10mbar，保压60min，之后进行热封，设备放气后取出样板，进行折边处理即可得到气凝胶纤维芯材真空绝热板。表1提供了该气凝胶纤维芯材真空绝热板的热导率、密度等性能参数。

对照例1

(1)选择氧化硅气凝胶粉作为芯材，聚酯纤维作为粘结剂，将气凝胶粉与聚酯纤维混合均匀后整理平整，放入到130℃的高温干燥箱内烘干30min；

(2)将步骤(1)中的气凝胶芯材放入到烘干过的铝塑复合膜制成的阻隔袋中，然后放置于真空包装机内；

(3)真空包装机抽真空至真空腔内真空度为0.1mba r，保压30min，之后进行热封，设备放气后取出样板，进行折边处理即可得到气凝胶纤维芯材真空绝热板。表1提供了该气凝胶粉芯材真空绝热板的热导率、密度等性能参数。

对照例2

(1)选择玻璃纤维棉作为芯材，将玻璃纤维棉整理平整后，放入130℃的高温干燥箱内烘干30min；

(2)将步骤(1)中的芯材放入到烘干过的铝塑复合膜制成的阻隔袋中，然后放置于真空包装机内；

(3)真空包装机抽真空至真空腔内真空度为0.1mba r，保压30min，之后进行热封，设备放气后取出样板，进行折边处理即可得到真空绝热板。表1提供了该真空绝热板的热导率、密度等性能参数。

表1实施例1-7、对比例1-2的真空绝热板的热导率、密度

另外，本案发明人还参照实施例1-实施例7的方式，以本说明书中列出的其他原料和条件进行了实验，经测试发现，这些气凝胶纤维芯材真空绝热板也具有本说明书述及的各项优异性能。

本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。

在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。

在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。

应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。

尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (8)

1.一种气凝胶纤维芯材真空绝热板，其特征在于包括：

芯材，其选自气凝胶纤维与粘结剂共混形成的复合纤维制品，所述复合纤维制品中气凝胶纤维的体积比为80~99%，所述气凝胶纤维、复合纤维制品具有以介孔、微孔和大孔为主的多级孔结构，所述气凝胶纤维选自聚酰胺气凝胶纤维、氧化硅气凝胶纤维、聚酰亚胺气凝胶纤维、石墨烯气凝胶纤维、纤维素气凝胶纤维中的任意一种或两种以上的组合，所述复合纤维制品中粘结剂的体积比为0.1~20%，所述粘结剂包括液态粘结剂或固态粘结剂，所述固态粘结剂选自聚酯纤维、聚乙烯、聚丙烯、玻璃纤维、低熔点玻璃粉中的任意一种或两种以上的组合，所述液态粘结剂包括选定高分子和/或选定高分子前驱体，其中，所述选定高分子包括聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂中的任意一种或两种以上的组合；所述气凝胶纤维的直径为0.1μm~500μm，孔隙率为20%~99.5%，其中所述气凝胶纤维所含孔洞的孔径为4nm~1μm，所述气凝胶纤维包括具有选定界面形状的短纤，其中，所述选定界面形状包括圆形、中空、三角形、四角形、多叶形、藕形、十字形中的任意一种或两种以上的组合；所述气凝胶纤维的长径比大于10：1；

以及，高阻隔膜，包覆设置于所述芯材四周并围合形成封闭结构，所述高阻隔膜包括铝塑复合膜、镀铝膜、透明膜中的任意一种或两种以上的组合；

所述气凝胶纤维芯材真空绝热板的热导率低于10 mW/(m·K)，密度小于300 kg/m³。

2.根据权利要求1所述的气凝胶纤维芯材真空绝热板，其特征在于：所述气凝胶纤维包括亲水型气凝胶纤维、疏水型气凝胶纤维、两亲型气凝胶纤维中的一种或两种以上的组合。

3.如权利要求1-2中任一项所述气凝胶纤维芯材真空绝热板的制备方法，其特征在于包括：

提供气凝胶纤维与粘结剂形成的复合纤维制品作为芯材，并进行干燥，所述复合纤维制品中气凝胶纤维的体积比为80~99%，所述粘结剂包括液态粘结剂或固态粘结剂，所述固态粘结剂选自聚酯纤维、聚乙烯、聚丙烯、玻璃纤维、低熔点玻璃粉中的任意一种或两种以上的组合，所述液态粘结剂包括选定高分子和/或选定高分子前驱体，其中，所述选定高分子包括聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂中的任意一种或两种以上的组合；

提供高阻隔膜，采用所述高阻隔膜对所述芯材进行包覆，并围合形成封闭结构，之后抽真空至预设真空度，保压后进行热封，获得所述气凝胶纤维芯材真空绝热板。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述预设真空度为0.1~ 50 mbar。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述干燥的温度为100~200℃，时间为30~120min。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述保压的时间为5~60min。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述热封的温度为140~150℃。

8.权利要求1-2中任一项所述气凝胶纤维芯材真空绝热板于建筑、交通运输、电器隔热或医用保温箱领域中的应用。

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