CN114248524A - 一种隔汽防水层、保冷材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及保冷技术领域，具体公开了一种隔汽防水层、保冷材料及其制备方法和应用。一种保冷材料，为层状结构，自下而上依次由气凝胶毡层和隔汽防水层组成；所述气凝胶毡层为填充有二氧化硅气凝胶的玻璃纤维材料；所述气凝胶毡层中，按重量比计算，二氧化硅气凝胶:玻璃纤维材料为(3～10):100；所述隔汽防水层，为层状结构，自下而上依次由第一PET膜层、纯铝箔层、第二PET膜层组成；所述第一PET膜层的厚度为20～40μm；所述第二PET膜层的厚度为20～40μm；所述纯铝箔层的厚度为5～40μm。保冷材料具有导热系数低、抗水渗透能力强、长时间使用后无凝露、不燃、抗拉、抗刮性能好等特点。

Description

一种隔汽防水层、保冷材料及其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及保冷技术领域，更具体地说，它涉及一种隔汽防水层、保冷材料及其制备方法和应用。
背景技术
在保冷技术领域，很长时间内，保冷材料采用硬质泡沫绝热材料，这些硬质泡沫绝热材料因在常温和低温下均不具备弹性，因此普遍存在外力作用下保冷结构受损、温变应力下材料挤压开裂导致的绝热性能下降现象。
后来发展到，以二烯烃、丁晴橡胶为原料得到的高性能二烯烃弹性发泡体作为柔性超低温保冷材料，其可克服低温下的应力，并提供最大限度的机械性能，特别是低温深冷的条件下具有较低的导热系数，导热系数可达0.032W/m·K(-25℃)，因此绝热效果良好，而且氧指数高达32％以上。同时，这种柔性超低温保冷材料兼具了重量轻及低温下仍能保持弹性的特点，具备抗冲击的内在特性，其可以吸收外界机械撞击和震动的能量，来自任何部位的冲击力都能被弹性体材料广泛的分散和衰减，从而避免出现硬质泡沫绝热材料那样因应力集中存在的开裂风险。但是这种材料由于丁腈橡胶和聚氯乙烯材料发泡而成，因此存在易燃、燃烧时烟密度高、烟气毒性大等严重技术问题。
因此，目前亟需一种具有较好的保冷隔热性能，且长时间使用后无凝露现象、不燃、抗拉的保冷材料。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供一种隔汽防水层、保冷材料及其制备方法和应用，该保冷材料具有导热系数低、抗水渗透能力(湿阻因子)无穷大、长时间使用后无凝露、不燃、抗拉和抗刮性能好等特点。
本申请的技术原理如下：
本申请的一种保冷材料，因为气凝胶毡层为填充有二氧化硅气凝胶的玻璃纤维材料，而且二氧化硅气凝胶和玻璃纤维材料具有特定的重量比，使得气凝胶毡层具有较低的导热系数，其与隔汽防水层复合后，所得的保冷材料的导热系数更低。由第一PET膜层、纯铝箔层、第二PET膜层组成的隔汽防水层，在特定厚度下，隔汽防水层具有绝佳阻湿隔汽封闭性能。通过采用具有绝佳阻湿隔汽封闭性能的隔汽防水层和具有较低导热系数及抗水渗透性能的气凝胶毡层的协同作用，实现了保冷材料具有导热系数低、抗水透湿性能力(湿阻因子)无穷大、长时间使用材料不结凝露、使用寿命长、不燃等特性。同时，因为保冷材料由隔汽防水层与气凝胶毡层复合而成，可保护隔汽防水层中的纯铝箔层不受损坏，所以，保冷材料具有很好的抗拉强度和抗刮性能。
第一方面，本申请提供一种保冷材料，采用如下的技术方案：
一种保冷材料，为层状结构，自下而上依次由气凝胶毡层和隔汽防水层组成；
所述气凝胶毡层为填充有二氧化硅气凝胶的玻璃纤维材料；
所述气凝胶毡层中，按重量比计算，二氧化硅气凝胶:玻璃纤维材料为(3～10):100；
所述隔汽防水层，为层状结构，自下而上依次由第一PET膜层、纯铝箔层、第二PET膜层组成；
所述第一PET膜层的厚度为20～40μm；
所述第二PET膜层的厚度为20～40μm；
所述纯铝箔层的厚度为5～40μm。
优选的，所述的气凝胶毡层为填充有粒径为1～6μm二氧化硅气凝胶的玻璃纤维材料，其中的玻璃纤维的直径为3～7μm。
本申请人在试验的过程中，采用改变保冷材料的层状结构，即保冷材料，自下而上依次为：气凝胶毡层和纯铝箔层；气凝胶毡层、第一PET膜层和纯铝箔层等层状结构时，最终的保冷技术效果与本申请的保冷材料的保冷技术效果基本一致。但是采用上述层状结构得到的保冷材料，由于铝箔易破损，保冷材料产生凝露。因此，保冷材料的层状结构，自下而上不是依次由气凝胶毡层、第一PET膜层、纯铝箔层和第二PET膜层组成时，其使用场景仅适用于短时间的保冷场合。
同时，本申请人在试验的过程中，采用过如硅胶布、铜箔等进行替代纯铝箔层，但是只有采用硅胶布时，最终的保冷技术效果与本申请的保冷材料的保冷技术效果基本一致。但是硅胶布在高温下会燃烧，不能通过阻燃性能测试，而采用纯铝箔，则可避免此问题。
通过采用上述技术方案，保冷材料的保冷温度范围为-196℃～10℃，保冷材料的密度为180kg/m3、25℃时导热系数为0.015～0.017W/m·K、表面不破损情况下湿阻因子为无穷大、纵向抗拉强度为2300～4120kPa。特别是由材料抗凝露试验结果表明，在外部环境相对湿度≥95％，温度≤45℃，内侧冷冻水温度为-20℃的条件下，采用本申请的保冷材料对通风管进行保温3个月，保冷材料无凝露出现，进一步的，经加速老化法测试，该保冷材料的使用寿命可达30年。
分析湿阻因子无穷大的原因可能是由于，湿阻因子μ＝δair/δmaterial,其中δair为空气的透湿系数，δair＝0.01988/P(P为当地大气压，标准大气压(P＝1.013×105Pa)下δair＝1.962×10-10kg/ms·Pa)，δmaterial为本申请的保冷材料的透湿系数，而本申请的保冷材料根据上述抗凝露试验，可以看出δmaterial为0，因此湿阻因子μ接近无穷大(后续无穷大用∞表示)。
优选的，所述气凝胶毡层中，所述二氧化硅气凝胶与玻璃纤维材料的重量比为(5～7):100。
通过采用上述技术方案，在上述条件下所得的保冷材料，导热系数为0.016W/m·K，湿阻因子∞，质量吸湿率为2.5～2.6％，保冷材料本体不燃，拉伸强度为3800～3890kPa，使用寿命为30。
优选的，所述气凝胶毡层中，所述二氧化硅气凝胶的孔径为40～70nm。
通过采用上述技术方案，二氧化硅气凝胶的孔径为40～70nm时，所得的气凝胶毡层用于保冷材料中，所得保冷材料25℃时的导热系数为0.016～0.017W/m·K，湿阻因子∞，质量吸湿率为2.5～2.6％。
优选的，所述隔汽防水层中，所述第一PET膜层与第二PET膜层的材料相同或不相同，所述第一PET膜层的材料为苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯，所述第二PET膜层的材料为苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯。
第二方面，本申请提供一种保冷材料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种保冷材料的制备方法，包括如下步骤：
(Ι)隔汽防水层的制备
采用热压贴合方法，将第一PET膜层、第二PET膜层和纯铝箔层进行热压贴合得到隔汽防水层；
上述热压贴合过程中，控制压力为0.5～0.8kg/cm2,温度为120℃，前进速率为0.3m/s；
上述第一PET膜层、纯铝箔层和第二PET膜层之间进行的热压贴合，采用加热敷膜生产线实现，具体步骤如下：
第一PET膜层用上辊筒驱动，第二层PET膜用下辊筒驱动驱动，纯铝箔层由左辊筒和右辊筒驱动；
上下辊筒自带加热功能和加压功能，压力在0.5～0.8kg/cm2,温度在120℃，进料速度在0.3m/s条件下，纯铝箔层经左辊筒和右辊筒驱动前进，经上下辊筒加压后与上下辊筒上的第一PET膜层和第二PET膜层紧密贴合，然后由右辊筒收卷成型，得到隔汽防水层；
(Ⅱ)隔汽防水层与气凝胶毡层的热压粘合
采用粘结剂涂覆到气凝胶毡层上，粘结剂的涂覆厚度为10～12μm,然后将步骤(Ι)所得的隔汽防水层平铺到气凝胶毡层上的粘结剂层上进行热压粘合，然后自然干燥，得到保冷材料；
上述热压粘合过程中，控制温度为90～100℃、压力为0.1MPa、时间为0.5～0.8min；
所述粘结剂为阻燃白胶，所述粘结剂在25℃，101.3kPa下的剥离强度≥7N/cm。
通过采用上述技术方案，由于制备过程中采用热压贴合方法，控制一定的压力、温度及前进速率，使得第一PET膜层、纯铝箔层和第二PET膜层之间进行紧密的热压贴合，得到阻湿隔汽性能较好的隔汽防水层。然后在一定的压力、温度条件下，通过胶粘剂将隔汽防水层和气凝胶毡进行热压粘接，得到具有导热系数低、抗水渗透能力(湿阻因子)∞、且长时间使用后无凝露的保冷材料。
第三方面，本申请提供一种保冷材料在保冷方面的应用，采用如下的技术方案：一种保冷材料在保冷方面的应用，所述保冷材料的保冷温度范围为-196℃～10℃。
上述所得的保冷材料，保冷温度范围为-196℃～10℃，保冷材料的密度为180kg/m3、25℃时导热系数为0.015～0.017W/m·K、表面不破损情况下湿阻因子为无穷大、纵向抗拉强度为2300～4120kPa，并且在模拟船舶运行环境下，即外部环境相对湿度≥95％，温度≤45℃，内侧冷冻水温度为-20℃，4个月内均无凝露出现。因此本申请的保冷材料，可以应用于对凝露现象、不燃等方面需求苛刻的舰船风管、冷水管等设备中。同时，所得保冷材料，还可应用于100℃以内的舰船风管、冷水管等的保温隔热。
上述一种保冷材料的应用方法，即用保冷材料将设备或管道包覆好，且在保冷材料的接缝处，保证搭接宽度为10-20mm，然后搭接处用耐温为100℃的压敏铝箔胶带进行粘接，即可达到保温效果。
上述保冷材料，在环境温度均为45℃,相对湿度为95％的条件下，将本申请的保冷材料分别应用于10℃、-80℃、-165℃、-196℃环境下管道的保温3个月，最终抗凝露情况是：保冷材料内部无冷凝水出现，同时温度保持不变。因此，保冷材料具有保冷效果好、抗凝露效果好的优点。
由此也进一步的表明，本申请的保冷材料，具有抗水渗透能力(湿阻因子)∞的特点。
通过采用上述技术方案，本申请的保冷材料在船舶的设备或管道上，长时间使用后内部无凝露现象，同时保冷材料具有导热系数低、不燃，抗拉、抗刮等性能，符合船舶运行环境的使用需求。
第四方面，本申请提供一种隔汽防水层，采用如下的技术方案：
一种隔汽防水层，为层状结构，自下而上依次由第一PET膜层、纯铝箔层、第二PET膜层组成，所述第一PET膜层、纯铝箔层、第二PET膜层之间依次通过热压贴合而成；
所述第一PET膜层的厚度为20～40μm；
所述第二PET膜层的厚度为20～40μm；
所述纯铝箔层的厚度为5～40μm。
通过采用上述技术方案，第一PET膜层、纯铝箔层和第二PET膜层经过热压粘合形成特殊层状结构，因为PET膜层易于热贴合于纯铝箔层表面，可提高最终所得的隔汽防水层的耐刮擦性能，并且可使得隔汽防水层的湿阻因子达到∞。同时，因为铝箔易于加工，不燃，延展性好，不易破损，有利于提高隔汽防水层的使用温度范围。因此，由上述材料加工制成的隔汽防水层，具有抗水渗透能力(湿阻因子)∞、长时间使用后无凝露、本体不燃、抗拉、抗刮性能好和制造成本低等特点。
优选的，所述的第一PET膜层与第二PET膜层的材料相同或不相同，所述第一PET膜层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯，所述第二PET膜层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯。
本申请的各实施例中，第一PET膜层或第二PET膜层的材料仅以聚对苯二甲酸乙二醇酯举例说明，但并不限制聚对苯二甲酸丁二醇酯或其他可实现与PET膜有相同功能的材料在制备保冷材料中的使用。
通过采用上述技术方案，最终所得的隔汽防水层，可长久保持湿阻因子不变，而且制造成本低，易于加工。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请的一种保冷材料，由于采用特殊的气凝胶毡层与隔汽防水层复合而成，因此具有导热系数低、抗水渗透能力(湿阻因子)可达∞，长时间使用后，保冷材料具有无凝露的特点；同时，保冷材料所用的气凝胶毡层不燃，且抗拉、抗刮性能好，因此最终的保冷材料还具有本体不燃、抗拉和抗刮性能；
2、本申请的一种保冷材料的制备方法，由于制备过程仅采用热压贴合和热压粘合工艺，因此制备过程简单，操作方便，便于规模化生产；
3、本申请的一种保冷材料，其可以在极端环境条件(相对湿度≥95％，温度≤45℃)下使用，如船舶环境下的设备或管道的保冷，在-20℃下，长时间使用保冷材料后，保冷材料无凝露；同时，因为保冷材料本体不燃，而且抗拉、抗刮性能都符合，船舶运行环境的使用需求，并且保冷材料的使用寿命可达30年。
附图说明
图1是本申请的实施例1中保冷材料的层状结构示意图；
图2是本申请的实施例1中隔汽防水层的生产过程示意图。
附图标记：1、隔汽防水层；101、第一PET膜层；102、纯铝箔层；103、第二PET膜层；2、气凝胶毡层；3、上辊筒；4、下辊筒；5、左辊筒；6、右辊筒。
具体实施方式
以下结合附图1～2和实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请的各实施例和对比例中所采用的各种原料规格及生产厂家的信息如下：
气凝胶毡，密度为0.18～0.22g/cm3，疏水角为120～130°，为粒径为1～6μm二氧化硅气凝胶超临界灌注到玻璃纤维材料中得到，按重量比计算，二氧化硅气凝胶：玻璃纤维材料为(3～10):100；其中的玻璃纤维材料，厚度为1～10mm的柔性卷材，其中的玻璃纤维的直径为3～7μm、拉伸强度≥180kPa；
PET膜，规格20～40μm，货号为ZH4～2，采购自东莞市众恒胶粘制品有限公司；
PE膜，货号为PE塑料直通袋卷膜1，规格40μm，采购自开来包装科技超级工厂；
PP膜，型号为HX10B，规格40μm，采购自东莞市汇兴塑胶科技有限公司；
纯铝箔，规格5～40μm，型号为1070，采购自山东宇特金属制品有限公司；
硅胶布，规格5～40μm，型号为XH4080R040，采购自常熟市斯泰普新材料有限公司；
铜箔，规格5～40μm，型号为CS05，采购自东莞市超胜包装制品有限公司；
玻璃棉，品牌为欧文斯科宁，常温导热系数为0.035W/m·K，采购自湖北美帮节能科技有限公司；
岩棉，品牌为氟耐斯，采购自湖北美帮节能科技有限公司；
聚氨酯，型号为10，采购自河北乾拓建筑工程有限公司；
橡塑海绵，型号为30mm，采购自廊坊源创保温材料有限公司；
粘结剂阻燃白胶，货号为001，其在25℃，101.3kPa的条件下测定，剥离强度≥7N/cm，采购自东莞市拜尔电子材料有限公司；
加热敷膜生产线，品牌为普瑞特，包括上下辊轮和左右辊轮，采购自佛山市顺德区普瑞特机械制造有限公司。
本申请中各实施例和对比例中所得的保冷材料的各项性能指标采用的测定方法如下：
密度，按照《GB/T 5480-2017矿物棉及其制品试验方法》进行测定；
导热系数，按照《GB/T10295》标准进行测定；
阻燃性能，按照《FTC PART1第一部分》进行测定；
湿阻因子，通过以下计算公式所得：
湿阻因子μ＝δair/δmaterial
其中，δair为空气的透湿系数，δair＝0.01988/P(P为当地大气压，标准大气压下δair＝1.962×10-10kg/ms·Pa)；
δmaterial为本申请的保冷材料的透湿系数，按照GB/T17794-1968标准进行测定；
抗凝露，按照《空调通风管道隔热材料凝露实验方法》规定进行测定，具体见2020年9月版《海军舰船材料检测中心的空调通风管路隔热材料试验大纲》；
质量吸湿率，按照《GB/T 5480-2017矿物棉及其制品试验方法》进行测定；
抗拉强度，按照《GB/T17911-1966》标准进行测定；
寿命，按照《ASTM C592～16矿棉绝热毡及毡型管状绝热材料》进行测定。
实施例
实施例1
一种保冷材料，为层状结构，其结构示意图如图1所示，自下而上依次由气凝胶毡层2和隔汽防水层1组成，隔汽防水层1自下而上依次由第一PET膜层101、纯铝箔层102和第二PET膜层103通过热压贴合而成，气凝胶毡层2与第一PET膜层101通过粘结剂进行热压粘结而成。
第一PET膜层101或第二PET膜层103的材料相同，均为聚对苯二甲酸乙二醇酯；第一PET膜层101和第二PET膜层103的厚度相同，均为30μm；
纯铝箔层102为厚度为25μm的纯铝箔；
粘结剂为阻燃白胶。
上述保冷材料的制备方法，包括如下步骤：
(Ι)隔汽防水层1的制备
参照图2，采用加热敷膜生产线进行热压贴合，热压贴合过程中第一PET膜层101采用上辊筒3驱动，第二PET膜层103采用下辊筒4驱动，纯铝箔层102由左辊筒5和右辊筒6驱动前进。热压贴合过程中，控制上辊筒3和下辊筒4的压力均为0.5kg/cm2,温度均为120℃，第一PET膜层101、第二PET膜层103和纯铝箔层102的前进速率均为0.3m/s，得到隔汽防水层1，然后通过右辊筒6进行收卷。
(Ⅱ)隔汽防水层1与气凝胶毡层2的热压粘结
将粘结剂涂覆到气凝胶毡层2上，粘结剂的涂覆厚度为10～12μm。然后将(Ι)所得的隔汽防水层1平铺到气凝胶毡层2上的粘结剂层上，控制温度为90℃、压力为0.1MPa、时间为0.5min进行热压粘结，然后自然干燥，得到保冷材料。
其中，气凝胶毡层2为填充有粒径为1～6μm二氧化硅气凝胶的玻璃纤维材料，其中的二氧化硅气凝胶的孔径为40nm，玻璃纤维的直径为3～7μm，
气凝胶毡层2中，按重量比计算，二氧化硅气凝胶:玻璃纤维材料为5:100。
上述所得的保冷材料，经检测，其厚度约为10±1mm。
实施例2～5
一种保冷材料，为层状结构，与实施例1的不同之处在于，除第一PET膜层101、第二PET膜层103和纯铝箔层102的厚度不同外，其他均与实施例1相同。
实施例1、实施例2～5中，第一PET膜层101、第二PET膜层103、纯铝箔层102的厚度具体见下表：
Figure BDA0003353125920000081
对上述实施例1～5所得的保冷材料，进行密度、导热系数、湿阻因子、阻燃性能、抗拉强度和使用寿命检测，检测结果如下表所示。
Figure BDA0003353125920000082
Figure BDA0003353125920000091
从上表可以看出，本申请实施例1～5所得的保冷材料，密度为180kg/m3，25℃时导热系数为0.016W/m·K，湿阻因子∞，质量吸湿率为2.4～2.7％，阻燃性能为不燃，抗拉强度为2300～3890kPa，使用寿命为30年。
由此表明，在本申请保冷材料制备的总原料中，第一PET膜层101的厚度为20～40μm，第二PET膜层103的厚度为20～40μm，纯铝箔层102的厚度为5～40μm，最终所得的保冷材料，具有导热系数低、抗水渗透能力(湿阻因子)∞、不燃、抗拉、抗刮性能好和使用寿命长等特点。分析其原因可能由于，隔汽防水层1和气凝胶毡层2的复合在抗刮擦方面起到了协同增效的作用。
特别是，由实施例1～3所得的保冷材料，质量吸湿率为2.4～2.5％，抗拉强度为3400～3890kPa。由此表明，在第一PET膜层101和第二PET膜层103的厚度为25～35μm，纯铝箔层102的厚度为20～30μm时，所得的保冷材料在导热系数低、抗水渗透能力(湿阻因子)、质量吸湿率和抗拉强度方面的性能更好。
实施例6～8
一种保冷材料，为层状结构，与实施例1的不同之处在于，除气凝胶毡层2中，二氧化硅气凝胶与玻璃纤维的重量比不同，分别为7:100、10:100外，其他均与实施例1相同。
对上述实施例6～8所得的保冷材料，进行密度、导热系数、湿阻因子、质量吸湿率、阻燃性能、拉伸强度和使用寿命检测，检测结果如下表所示。
Figure BDA0003353125920000092
Figure BDA0003353125920000101
从上表中可以看出，本申请实施例6～8所得的保冷材料，密度为180kg/m3，25℃时导热系数低至0.015～0.17W/m·K，湿阻因子达到∞，质量吸湿率低至2.5～2.7％，阻燃性能为不燃，抗拉强度高至3720～4120kPa，使用寿命长至30年。由此表明，在本申请保冷材料制备的总原料中，当气凝胶毡层2中，按重量比计算，二氧化硅气凝胶:玻璃纤维材料为(3～10):100时，最终所得的保冷材料，具有导热系数、质量吸湿率低，拉伸强度大的优点。
特别是，在二氧化硅气凝胶：玻璃纤维材料的重量比(5～7):100时，最终所得的保冷材料的导热系数、质量吸湿率和拉伸强度情况更好。
实施例9～12
一种保冷材料，为层状结构，与实施例1的不同之处在于，除气凝胶毡层2中，二氧化硅气凝胶内部的孔径尺寸分别为20nm、50nm、70nm、110nm外，其他均与实施例1相同。
对上述实施例9～12所得保冷材料，进行导热系数、湿阻因子、质量吸湿率检测，检测结果如下表所示。
Figure BDA0003353125920000102
从上表中可以看出，由本申请实施例10～11所得的保冷材料，25℃时的导热系数为0.016～0.017W/m·K，湿阻因子∞，质量吸湿率为2.5～2.6％。本申请实施例9所得的保冷材料，25℃时的导热系数为0.016W/m·K，湿阻因子∞，质量吸湿率为2.8％。本申请实施例12所得的保冷材料，25℃时导热系数为0.023W/m·K，湿阻因子∞，质量吸湿率为2.9％。
依据本申请实施例1、10、11与实施例9所得的保冷材料相比，并结合上表可知，质量吸湿率相对降低了7.1～10.7％。依据本申请实施例1、10、11与实施例11所得的保冷材料相比，导热系数相对降低了21.7％，质量吸湿率相对降低了13.8％。由此表明，本申请的保冷材料，当气凝胶毡层2中的二氧化硅气凝胶的孔径为40～70nm时，最终所得的保冷材料，导热系数和质量吸湿率更低。
综上所述，气凝胶毡层2中二氧化硅气凝胶的内部孔径尺寸不同，对保冷材料最终的导热系数和质量吸湿率有较大的影响，导热系数随着气凝胶毡层2中二氧化硅气凝胶的内部孔径尺寸的增大而升高。
对比例
对比例1
一种保冷材料，为层状结构，与实施例1的不同在于，除隔汽防水层1不含有第一PET膜层101和第二PET膜层103，即隔汽防水层1仅为纯铝箔层102，纯铝箔层102的厚度为85μm外，其他均与实施例1相同。
上述保冷材料的制备方法，包括如下步骤：
将粘结剂涂覆到气凝胶毡层2上，粘结剂的涂覆厚度为10～12μm,然后将纯铝箔层102平铺平铺到气凝胶毡层2上的粘结剂层上，控制温度为90℃、压力为0.1MPa、时间为0.5min进行热压贴合，自然干燥，得到保冷材料。
对比例2
一种保冷材料，为层状结构，与实施例1不同在于，除隔汽防水层1自下而上依次由第一PET膜层101、第二PET膜层103、纯铝箔层102组成外，其他均与实施例1相同。
(Ι)隔汽防水层1的制备
采用加热敷膜生产线进行热压贴合，热压贴合过程中的第一PET膜层101用上辊筒3驱动，纯铝箔层102采用下辊筒4驱动，第二PET膜层103同时由左辊筒5和右辊筒6驱动前进。热压贴合过程中，控制上辊筒3和下辊筒4的压力均为0.5kg/cm2,温度均为120℃，第一PET膜层101和纯铝箔层102的前进速率均为0.3m/s，得到隔汽防水层1，通过右辊筒6进行收卷；
(Ⅱ)同实施例1的步骤(2)，得到保冷材料。
对比例3
一种保冷材料，为层状结构，与实施例1不同在于，除保冷材料自下而上依次由气凝胶毡层2、纯铝箔层102、第一PET膜层101、第二PET膜层103组成外，其他均与实施例1相同。
(Ι)隔汽防水层1的制备
采用加热敷膜生产线进行热压贴合，热压贴合过程中的第二PET膜层103和纯铝箔层102用上辊筒3和下辊筒4驱动，第一PET膜层101同时由左辊筒5和右辊筒6驱动前进。热压贴合过程中，控制上辊筒3和下辊筒4的压力均为0.5kg/cm2,温度均为120℃，第一PET膜层101、第二PET膜层103和纯铝箔层102的前进速率均为0.3m/s，得到隔汽防水层1，通过右辊筒6进行收卷；
(Ⅱ)隔汽防水层1与气凝胶毡层2的热压粘合
将粘结剂涂覆到气凝胶毡层2上，粘结剂的涂覆厚度为10～12μm。然后将步骤(Ι)所得的隔汽防水层1平铺到气凝胶毡层2上的粘结剂层上，控制温度为90℃、压力为0.1MPa、时间为0.5min进行热压粘结，然后自然干燥，得到保冷材料。
对比例4
一种保冷材料，为层状结构，与实施例1不同在于，除仅为气凝胶毡层2，气凝胶毡层2的厚度为10±1mm外，其他均与实施例1相同。
对比例5
一种保冷材料，为层状结构，与实施例1不同在于，除仅为隔汽防水层1外，其他均与实施例1相同。
对上述对比例1～5所得的保冷材料(厚度10±1mm)，进行密度、导热系数、湿阻因子、质量吸湿率、阻燃性能、抗拉强度，使用寿命检测，测试结果如下表所示。
Figure BDA0003353125920000121
Figure BDA0003353125920000131
表注：N/A表示不适用。
从上表中可以看出，对比例1采用减少保冷材料的PET膜层，与实施例1所得的保冷材料相比，对比例1所得的保冷材料，质量吸湿率相对增加了24.24％，拉伸强度相对降低了15.42％，因减少PET膜层后，铝箔容易破损，导致保冷材料容易产生凝露，抗拉和抗刮性能均下降，使用寿命也相对降低。
对比例2～3采用更换气凝胶毡层2、第一PET膜层101、纯铝箔层102和第二PET膜层103之间的贴合顺序，即，保冷材料采用不同的膜层结构，与实施例1所得的保冷材料相比，对比例2～3所得的保冷材料，质量吸湿率相对增加了19.35～28.00％，拉伸强度相对增加了6.28～11.80％，因更换气凝胶毡层2、第一PET膜层101、纯铝箔层102和第二PET膜层103之间的贴合顺序后，铝箔层102得不到保护，致使铝箔容易破损，导致保冷材料容易产生凝露，所以，使用寿命相对降低。
因对比例1～3所得保冷材料，铝箔层得不到保护，致使铝箔容易破损，导致保冷材料容易产生凝露，使用寿命相对降低，所以，不再将对比例1～5所得保冷材料进行船舶环境下管道的保冷或保温应用。
对比例4独采用气凝胶毡层2单作为保冷材料，湿阻因子为8，达不到船舶环境下的管道的保冷需求，所以不再将对比例6所得的保冷材料进行船舶环境下管道的保冷或保温应用。
对比例5单独采用隔汽防水层1作为保冷材料，出现易燃情况，达不到船舶环境下的管道的不燃需求，所以不再将对比例7所得的保冷材料进行船舶环境下管道的保冷或保温应用。
综上可知，本申请自下而上依次由第一PET膜层101、纯铝箔层102和第二PET膜层103，经过热压贴合所得的隔汽防水层1，隔汽防水层1再与气凝胶毡层2热压粘结所得的保冷材料，具有导热系数低、抗水渗透能力(湿阻因子)∞、不燃、抗拉、抗刮性能好和使用寿命长等特点。
反之，对比例中，单独使用气凝胶毡层2和纯铝箔层102所得的保冷材料，或更换气凝胶毡层2、第一PET膜层101、纯铝箔层102和第二PET膜层103之间的贴合顺序，所得的保冷材料，或单独使用气凝胶毡层2所得的保冷材料，或单独采用隔汽防水层1所得的保冷材料，其各项性能均弱于本申请所得的保冷材料，均达不到船舶环境下的管道的各项性能需求。
对比例6
一种保冷材料，与实施例1的不同之处在于，除隔汽防水层1中，采用PP膜层替换PET膜层，并形成第一PP膜层和第二PP膜层外，其他均与实施例1相同。
对比例7
一种保冷材料，与实施例1的不同之处在于，除隔汽防水层1中，采用PE膜层替代PET膜层，并形成第一PE膜层和第二PE膜层外，其他均与实施例1相同。
对比例8
一种保冷材料，与实施例1的不同之处在于，除采用硅胶布替代纯铝箔形成硅胶布层外，其他均与实施例1相同。
对上述对比例6～8所得的保冷材料，进行密度、导热系数、湿阻因子、质量吸湿率、阻燃性能、抗拉强度，使用寿命检测，检测结果如下表所示。
Figure BDA0003353125920000151
从上表可以看出，对比例6～8中，所得的保冷材料，出现易燃或阻燃情况，达不到船舶环境下的管道的不燃需求，所以不再将对比例6～8所得的保冷材料进行船舶环境下的管道保冷或通风管保温的应用。
由此表明，隔汽防水层1中，自下而上依次由第一PET膜层101、纯铝箔层102、第二PET膜层103组成，最终所得的保冷材料，在质量吸湿率、阻燃性能、抗拉强度和使用寿命方面的性能更好。
对比例9
一种保冷材料，为层状结构，与实施例1的不同之处在于，除采用玻璃棉替代气凝胶毡并形成玻璃棉层外，其他均与实施例1相同。
对比例10
一种保冷材料，为层状结构，与实施例1的不同之处在于，除采用岩棉替代气凝胶毡并形成岩棉层外，其他均与实施例1相同。
对比例11
一种保冷材料，为层状结构，与实施例1的不同之处在于，除采用聚氨酯替代气凝胶毡并形成聚氨酯层外，其他均与实施例1相同。
对比例12
一种保冷材料，为层状结构，与实施例1的不同之处在于，除采用橡塑海绵替代气凝胶毡并形成橡塑海绵层外，其他均与实施例1相同。
对上述对比例9～12所得的保冷材料，进行密度、导热系数、湿阻因子、质量吸湿率、阻燃性能、拉伸强度和使用寿命检测，检测结果如下表所示。
Figure BDA0003353125920000161
从上表中可以看出，对比例11～12所得的保冷材料，出现阻燃现象，达不到船舶环境下的管道的不燃需求，所以不再将对比例11～12所得的保冷材料进行船舶环境下的管道保冷或保温的应用。
对比例9采用玻璃棉替代气凝胶毡形成玻璃棉层，与实施例1所得的保冷材料相比，密度相对降低了55.56％，导热系数相对增加了118.75％，质量吸湿率相对增加了72.00％，拉伸强度相对降低了79.43％，使用寿命相对减少了66.67％。
对比例10采用岩棉替代气凝胶毡形成岩棉层，与实施例1所得的保冷材料相比，密度相对降低了38.89％，导热系数相对增加了162.50％，质量吸湿率相对增加了40.00％，拉伸强度相对降低了56.30％，使用寿命相对减少了66.67％。
综上所述，本申请中，自下而上依次为气凝胶毡层2隔汽防水层1经过热压粘合，其中，隔汽防水层1自下而上依次由第一PET膜层101、纯铝箔层102和第二PET膜层103通过热压贴合而成，气凝胶毡层2与第一PET膜层101通过粘结剂进行热压粘结而成，最终所得的保冷材料，具有导热系数低、抗水渗透能力(湿阻因子)∞、不燃、抗拉强度大、抗刮性能好和使用寿命长等特点。反之，采用玻璃棉、岩棉和聚氨酯替代气凝胶毡形，所得的保冷材料，其导热系数、抗水渗透能力(湿阻因子)、阻燃情况，抗拉强度、使用寿命等性能均降低。
应用例
应用例1
将上述实施例1～12和对比例9～10所得的保冷材料(厚度10±1mm)，分别应用于船舶环境下管道的保冷，保冷材料和管道的连接方法及应用方法如下：
保冷材料和管道的连接方法为：用保冷材料将管道包覆好，且在保冷材料的接缝处，保证搭接宽度为10-20mm，然后搭接处用耐温为100℃的压敏铝箔胶带进行粘接，即可达到保温效果。
应用方法为：模拟船舶在高温高湿度的运行环境，即外部环境相对湿度≥95％，温度≤45℃，内侧冷冻水温度为-20℃，对保冷材料的进行4个月的抗凝露测试。
对上述实施例1～12得保冷材料应用于船舶环境下管道的保冷，进行4个月的抗凝露测试结果如下表所示。
Figure BDA0003353125920000171
从上表可知，本申请实施例1～12的保冷材料，应用于船舶环境下的管道的保冷，在模拟船舶在高温高湿度的运行环境，具有良好的抗凝露性能。
分析其原因是，纯铝箔和PET膜都具有无穷大的湿阻因子，不过纯铝箔在应用过程中中易穿孔或破算，导致湿阻因子降低为零，所以必须对铝箔热贴合PET膜做保护层，增强其抗刮擦性能。由此也进一步的验证了本申请的保冷材料具有保冷材料本体不燃、导热系数低、抗水渗透能力(湿阻因子)可达∞、且长时间使用后无凝露、抗拉、抗刮性能好和使用用寿命长等特点。
将上述对比例9～10所得的保冷材料(厚度10±1mm)，应用于船舶环境下管道的保冷，并进行4个月的抗凝露测试结果如下表所示。
Figure BDA0003353125920000181
从上表可知，采用对比例9～10所得的保冷材料，应用于上述环境下，船舶管道的保冷，保冷材料表面出现凝露。由此表明，采用玻璃棉和岩棉替代气凝胶毡层2，所得的保冷材料的导热系数高至0.035～0.042W/m·K，不适用于上述环境下船舶管道的保冷，所以不再将对比例9～10所得的保冷材料，进行后续低温环境下管道的保冷应用。
应用例2
将上述实施例1～12所得的保冷材料(厚度10±1mm)，在保密条件下，分别应用于10℃、-80℃、-165℃、-196℃环境下管道的保冷，保冷材料和管道的连接方法及应用方法如下：保冷材料和管道的连接方法为：用保冷材料将管道包覆好，且在保冷材料的接缝处，保证搭接宽度为10-20mm，然后搭接处用耐温为100℃的压敏铝箔胶带进行粘接，即可达到保温效果。
应用方法为：在环境温度均为45℃,相对湿度为95％的条件下，采用保冷材料对通风管进行保温3个月，对保冷材料表面进行抗凝露情况测试。
将上述实施例1～12所得的保冷材料，对通风管进行保温3个月后，对保冷材料表面进行抗凝露情况的测试结果见下表。
Figure BDA0003353125920000191
Figure BDA0003353125920000201
从上表可知，实施例1～12所得的保冷材料，分别应用于10℃、-80℃、-165℃、-196℃环境下的设备或管道的保温，保冷材料内部均无凝露。由此表明，本申请实施例1～12所得的保冷材料在温度为-196℃～10℃时，其保冷的效果很好。
由此表明，保冷材料中，隔汽防水层1自下而上依次由第一PET膜层101、纯铝箔层102、第二PET膜层103组成，隔汽防水层1和气凝胶毡层2通过热压贴合最终其制成的保冷材料，分别应用于10℃、-80℃、-165℃、-196℃环境下的设备或管道的保冷时，保冷材料的抗凝露效果好。分析其原因在于，隔汽防水层1和气凝胶毡层2的复合协同增强了保冷材料的抗凝露的技术效果。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种保冷材料，其特征在于，为层状结构，自下而上依次由气凝胶毡层和隔汽防水层组成；
所述气凝胶毡层为填充有二氧化硅气凝胶的玻璃纤维材料；
所述气凝胶毡层中，按重量比计算，二氧化硅气凝胶:玻璃纤维材料为(3～10):100；
所述隔汽防水层，为层状结构，自下而上依次由第一PET膜层、纯铝箔层、第二PET膜层组成；
所述第一PET膜层的厚度为20～40μm；
所述第二PET膜层的厚度为20～40μm；
所述纯铝箔层的厚度为5～40μm。
2.根据权利要求1所述的保冷材料，其特征在于，所述气凝胶毡层中，按重量比计算，二氧化硅气凝胶:玻璃纤维材料为(5～7):100。
3.根据权利要求1所述的保冷材料，其特征在于，所述气凝胶毡层中，所述二氧化硅气凝胶的孔径为40～70nm。
4.根据权利要求1所述的保冷材料，其特征在于，所述隔汽防水层中，所述第一PET膜层与第二PET膜层的材料相同或不相同，所述第一PET膜层的材料为苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯，所述第二PET膜层的材料为苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯。
5.权利要求1～4任一所述保冷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤
（Ι）隔汽防水层的制备
采用热压贴合方法，将第一PET膜层、第二PET膜层和纯铝箔层进行热压贴合得到隔汽防水层；
上述热压贴合过程中，控制压力为0.5～0.8kg/cm2,温度为120℃，物料前进速率为0.3m/s；
（Ⅱ）隔汽防水层与气凝胶毡层的热压粘合
将粘结剂涂覆到气凝胶毡层上，粘结剂的涂覆厚度为10～12μm,然后将步骤（Ι）所得的隔汽防水层平铺到气凝胶毡层上的粘结剂层上进行热压粘合，自然干燥，得到保冷材料；
上述热压粘合过程中，控制温度为90～100℃、压力为0.1MPa、时间为0.5～0.8min；
所述粘结剂为阻燃白胶，所述粘结剂在25℃，101.3kPa下的剥离强度≥7N/cm。
6.权利要求1～4任一所述的保冷材料在保冷方面的应用，其特征在于，所述保冷材料的保冷温度范围为-196℃～10℃。
7.一种隔汽防水层，其特征在于，为层状结构，自下而上依次由第一PET膜层、纯铝箔层、第二PET膜层组成，所述第一PET膜层、纯铝箔层、第二PET膜层之间依次通过热压贴合而成；
所述第一PET膜层的厚度为20～40μm；
所述第二PET膜层的厚度为20～40μm；
所述纯铝箔层的厚度为5～40μm。
8.根据权利要求7所述的隔汽防水层，其特征在于，所述第一PET膜层与第二PET膜层的材料相同或不相同，所述第一PET膜层的材料为苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯，所述第二PET膜层的材料为苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯。
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