CN114438796B - 一种具有耐热冲击性能的保温毡及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种具有耐热冲击性能的保温毡及其制备方法。所述的保温毡为层状结构，由带有填料的玻纤层和耐热冲击的涂层组成,所述的耐热冲击的涂层涂覆于带有填料的玻纤层的一侧或两侧；所述的填料为中空玻璃微珠或气凝胶SiO2；所述的耐热冲击的涂层是采用耐热冲击的涂料涂覆在带有填料的玻纤层的一侧或两侧后经干燥固化而得；所述耐热冲击的涂料，按重量百分比计算，其原料组成及含量如下：10‑50%SiO2、5‑60%ZnO、5‑40%Al2O3、5‑15%聚四氟乙烯、5‑35%硅烷偶联剂、15‑50%磷酸盐。本申请中所制得的保温毡，即玻纤层经填料的填充、耐热冲击涂层的涂覆后，具有了更为优良的耐热冲击性能。

Description

一种具有耐热冲击性能的保温毡及其制备方法
技术领域
本申请涉及保温材料技术领域，更具体地说，它涉及一种具有耐热冲击性能的保温毡及其制备方法。
背景技术
电动汽车(BEV)是指采用车载电源为动力，以电机驱动车轮行驶，并综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车，由于其绿色环保的特点，又被视为未来汽车行业的发展趋势，该类汽车最为重要的部件就是其蓄电池，因此常需采用保温毡等材料包覆在电池外侧对其进行保温防护或者锂电芯之间的隔热。
相关技术中公开一种保温毡为玻纤毡复合材料，该玻纤毡复合材料包括气凝胶毡和聚乙烯层，聚乙烯层设置在两层气凝胶毡之间，上述复合结构的保温毡具有较优的隔热性能，能达到对电池进行保温防护的目的。但上述复合结构的保温毡的耐热冲击性能较弱，保温毡在经受剧烈的温度变化或在一定起始温度范围内冷热交替后，其气凝胶毡和聚乙烯层的结构均易发生破坏，继而导致其保温防护效果大幅度降低，因此需定期对保温毡进行检查或更换，给使用者带来了很大的不便。
综上所述，目前的保温毡虽然具有很好的保温防护功能，但是耐热冲击性能较差。
发明内容
为解决上述的技术问题，本申请提供一种具有耐热冲击性能的保温毡及其制备方法，其在保证保温毡具有保温防护性能的同时，还具有很好的耐热冲击性能。
第一方面，本申请提供一种具有耐热冲击性能的保温毡，采用如下的技术方案：
一种具有耐热冲击性能的保温毡，所述的具有耐热冲击性能的保温毡为层状结构，由带有填料的玻纤层和耐热冲击的涂层组成,所述的耐热冲击的涂层涂覆于带有填料的玻纤层的一侧或两侧；
所述的填料为中空玻璃微珠或气凝胶SiO2；
所述的耐热冲击的涂层是采用耐热冲击的涂料涂覆在带有填料的玻纤层的一侧或两侧后经干燥固化而得；
所述耐热冲击的涂料，按重量百分比计算，其原料组成及含量如下：10-50％SiO2、5-60％ZnO、5-40％Al2O3、5-15％聚四氟乙烯(以下简称PTFE)、5-35％硅烷偶联剂、15-50％磷酸盐。
通过采用上述技术方案，以玻纤层为基层的保温毡，通过玻纤层内部填充的填料和涂覆结合于玻璃纤维两侧的耐热冲击涂层，在能进行保温防护的基础上，赋予了保温毡优异的耐热冲击性能。
填料的使用，除通过填充加强了玻纤层的力学性能外，还通过材料本身的耐高温性增强了玻纤层整体的耐高温性能，继而使得保温毡在经受剧烈的温度变化时，不易发生形变，且结构的稳定性较强，保障了保温毡的耐高温性能和隔热性能。
耐热冲击涂层则是通过在玻纤层的外侧对其进行保护加固，减少了玻纤层受温度影响的同时，使其内部结构不易因温度剧烈变化而被破坏，相比未涂设耐热冲击涂层的保温毡，其25℃时导热系数降低了35-85％；
1000℃、5Bar气压下的破损时间延长了77-210％，可见耐热冲击涂层的涂设显著提升了保温毡的保温性能和耐热冲击性能。
优选的，所述的涂覆，控制涂覆厚度为0.02-1.5mm；所述的干燥固化，控制温度250-500℃固化1-5h。
通过采用上述技术方案，上述温度和加热时长下固化的耐热冲击涂层，其与玻纤层的复合效果较好，推测其原因可能是，耐热冲击涂层在上述工艺条件下可渗入玻纤层中，继而固化完成后，能有效减少玻纤层受温度的影响；
当温度和加热时长高于上述工艺条件时，则会导致丧失隔热效果，推测其原因可能是，由于耐热冲击涂层的绝大部分渗入玻纤层内，导致玻纤层表面的耐热冲击涂层不能有效的隔绝温度对玻纤层的影响，且上述温度条件下，玻璃纤维存有轻微软化，其内部结构发生变化。
此外还需特别说明的是，一般而言涂层厚度越高，其性能就会越优，但基于实际使用需求和生产成本，故优选涂覆厚度为0.02-1.5mm，在应用中还可选用更高的厚度，不应视为对本申请的限定。
优选的，所述耐热冲击的涂料中的磷酸盐为磷酸二氢盐、磷酸氢盐、正磷酸盐、偏磷酸盐中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，上述组分的磷酸盐是以酸性正磷酸盐或缩聚磷酸盐为主要化合物并具有胶凝性能的耐火材料，其在加热后，磷酸成分能与碱金属或两性氧化物及其氢氧化物反应结合，并起到凝结硬化作用，从而赋予抗热冲击涂层优异的耐热冲击性能；且多种磷酸盐复配使用时，其形成的三维交联结构相互交叉连接，显著提升了其粘结力，其能有效的起到凝结硬化作用，从而保障了抗热冲击涂层的耐热冲击性能。
优选的，所述的玻纤层为玻纤布或玻纤毡，所述玻纤布或玻纤毡均由玻璃纤维制作而成；
所述的玻纤层的厚度为1.0-3.0mm，其经线或纬线的纺织密度为15-30根/cm。
通过采用上述技术方案，上述玻纤布和玻纤毡作为玻纤层时，均具有较优的使用效果，且厚度越高时，其保温性能越好，若纺织密度过于疏松，玻璃微珠结合位点少，纺织密度过于密实，则会影响玻璃微珠的注入，继而导致保温毡的保温和耐温性能下降；
其中玻纤毡的纤维间空隙与玻纤布相比分布更无序化，对保温性能有利，且更轻，但抗拉强度下降。
优选的，所述的玻璃纤维为直径6-24μm的连续玻璃纤维，所述的玻璃纤维选自Z-Tex Series：Z-TexTM、Z-Tex plusTM、Z-Tex superTM、Z-Tex ultraTM中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，由上述型号玻璃纤维纺织而成的玻纤层，在经玻璃微珠填充后，其结构致密稳固的同时，不易因受热等原因发生形变，且能为耐热冲击涂层提供更多的结合位点，使得耐热冲击涂层的结合更为牢固致密，其中使用Z-Tex ultra时性能最优，该玻纤拉伸强度高，耐温度高，更能抵抗热冲击。
优选的，所述中空玻璃微珠，按重量百分比计，其原料组成及含量如下：50-80％SiO2、10-70％Al2O3、10-30％ZrO2。
通过采用上述技术方案，上述填料，除均能与玻纤层较优的填充结合外，还能通过其本身的耐高温性能，赋予玻纤层优良的耐高温性能和隔热性能。
优选的，所述中空玻璃微珠的粒径≤100μm，所述中空玻璃微珠的用量，按重量比计算，中空玻璃微珠：玻纤布或玻纤毡为1：(3-7)。
通过采用上述技术方案，上述比重的中空玻璃微珠，能进一步保障中空玻璃微珠与玻纤层填充的密实度和强度外，还不易影响到涂层的均匀性和结合强度，从而保障玻纤层的耐高温性能和隔热性能。
优选的，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-570、KH602、KH792、Sj-42中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，上述组分的硅烷偶联剂可有效提升耐热冲击涂层与玻纤层的连接强度，继而耐热冲击涂层可牢固结合在玻纤层的两侧并对其起到保护隔热作用，且多组复配时可形成三维空间结构的交叉联接，结构更强，粘性更好。
第二方面，本申请提供一种具有耐热冲击性能的保温毡的制备方法，采用如下的技术方案：
一种具有耐热冲击性能的保温毡的制备方法，包括以下步骤：
S1、玻纤层制备：
1)若玻纤层为玻纤布，则采用纺织法制得玻纤布；
2)若玻纤层为玻纤毡，则采用针刺、湿法、干法中任一方式制得玻纤毡；
S2、带有填料的玻纤层的制备：将填料注入玻纤层中，得到带有填料的玻纤层；
S3、耐热冲击的涂层的制备：先采用辊涂、压延、刮涂方式中的任一种，将耐热冲击涂料涂覆于带有填料的玻纤层的两侧，控制涂覆厚度为0.02-1.0mm，然后控制温度为250-500℃固化1-5h，得到具有耐热冲击性能的保温毡。
通过采用上述技术方案，上述工艺制得的保温毡其性能稳定均一，均具有较优的保温隔热性能，能满足下游应用的需求的同时，整体工艺上易于制备，适用于大批量的产业化生产。
第三方面，本申请提供一种耐热冲击的涂料，采用如下的技术方案：
一种耐热冲击的涂料，按重量百分比计算，其原料组成及含量如下：10-50％SiO2、5-60％ZnO、5-40％Al2O3、5-15％PTFE、5-35％硅烷偶联剂、15-50％磷酸盐。
通过采用上述技术方案，上述组分的耐热冲击涂料可通过在玻纤层的外侧干燥固化，形成对玻纤层进行保护的耐热冲击涂层，赋予了保温毡耐热冲击性能的同时，减少了玻纤层受温度的影响，继而玻纤层不易因温度剧烈变化而导致内部结构被破坏。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.本申请通过填料的填充、配合耐热冲击涂层的涂设，赋予了保温毡优良的力学性能和耐热性能，保温毡在经受剧烈的温度变化或较高的温度时，不易因内部结构形变而发生损坏；
2.本申请的制备方法较为简易，适用于产业化规模化生产的同时，所制得产品的保温性能和力学性能均较优，可满足下游应用的实际需求；
3.本申请的耐热冲击涂料，其耐热冲击性能较优，在干燥固化于玻纤层表面后，可有效保障其保温性能和耐热冲击性能；
4.本申请的最终得到的保温毡，可应用新能源汽车蓄电池的保温防护、国防航空材料的保温防护、医疗卫生用品保藏和建筑保温材料等保温材料领域，且均能发挥较优的保温隔热性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请的各实施例中所用的原料，除下述特殊说明之外，均为市售：SiO2,、ZnO和Al2O3，粒径为2-10μm，均采购自国药集团化学试剂有限公司；
PTFE，聚合度60-200*104，采购自国药集团化学试剂有限公司；
中空玻璃微珠，粒径≤100μm，采购自明尼苏达矿业及机器制造公司；
Z-Tex Series：Z-TexTM、Z-Tex plusTM、Z-Tex superTM、Z-Tex ultraTM，均采购自上海国玻汽车科技有限公司，其性能如下：
性能检测试验
选取实施例和对比例中制得保温毡作为检测对象，分别测试每组的保温性能和耐热冲击性能，检测步骤如下：
1)保温性能测试
将待检测组的保温毡加工成五片50mm*50mm*2.5mm的样品，使用导热系数仪(型号Hot Disk TPS 2500S，采购自瑞典Hot Disk公司)测试；
检测步骤：先将取5片样品叠加，装入试样夹，夹紧；然后在仪器的操作界面点击“确认”和“开始检测”，即可开始测试，检测结果取平均值。
2)耐热冲击性能测试
将待检测组的保温毡加工成五片50mm*50mm*2.5mm的样品，使用带气压的火焰喷枪进行耐热冲击性能的测试，调整火焰温度为1000℃，气压为5Bar，对样品涂设有耐热冲击涂层的一侧进行测试，记录下样品失效即样品出现孔洞的时间，取平均值。
实施例
实施例1
一种具有耐热冲击性能的保温毡，由带有填料的玻纤层和涂覆于带有填料的玻纤层两侧的耐热冲击的涂层组成；
填料为粒径为50μm的中空玻璃微珠，按重量百分比计，原料组成及含量如下：80％SiO2、10％Al2O3、10％ZrO2；
耐热冲击涂层是采用耐热冲击的涂料涂覆在带有填料的玻纤层的两侧后经干燥固化而得；
耐热冲击的涂料，按重量百分比计算，其原料组成及含量如下：25％SiO2、30％ZnO、5％Al2O3、5％PTFE、15％硅烷偶联剂、20％磷酸盐；
其中硅烷偶联剂为KH-550，磷酸盐为磷酸二氢盐。
上述具有耐热冲击性能的保温毡的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、玻纤层制备：
玻纤层为采用纺织法制得的玻纤布，玻璃纤维经初捻、分批整经、穿经、织布机织布后，即可制得玻纤布；
其中所用玻璃纤维为Z-TexTM，长度为25mm,直径为10μm；所得玻纤布的厚度为2.0mm，经线或纬线的纺织密度为15根/cm；
S2、带有填料的玻纤层的制备：
先将玻纤层置于带有管道的密闭圆形模具内，再控制气压为10Bar，将填料通过均匀设置的八组管道按重量比1：5填充入玻纤层的空隙，得到带有填料的玻纤层即带有填料的玻纤层；
S3、耐热冲击涂层制备：在带有填料的玻纤层的两侧，将耐热冲击涂料采用辊涂、压延、刮涂方式中的任一种进行涂覆，本实施例以辊涂为例，具体步骤如下：
将耐热冲击的涂料中的各原料混合成均匀，得到耐热冲击的涂料置于辊涂设备的浆料盘中，然后启动设备，对带有填料的玻纤层的两侧面进行涂覆，两侧面的涂覆厚度相同，均为0.3mm；
涂覆完成后，控制温度250℃固化1h，得到具有耐热冲击性能的保温毡，经测定耐热冲击的涂层的实际厚度为0.15mm。
实施例2-8
一种具有耐热冲击性能的保温毡,与实施例1的不同之处在于，耐热冲击的涂料各组分及相应重量不同，以100kg计，如表1所示，其他均与实施例1相同。
表1：实施例1-6中耐热冲击涂料各组分及相应重量(kg)
对比例1
一种保温毡，除不包含涂覆于带有填料的玻纤层两侧的耐热冲击的涂层外，其他与实施例1相同。
对比例2
一种保温毡，除耐热冲击的涂料中的ZnO用等量的B2O3替代外，其他均与实施例1相同。
对比例3
一种保温毡，除耐热冲击的涂料中的Al2O3用等量的B2O3替代外，其他均与实施例1相同。
对比例4
一种保温毡，除制备耐热冲击涂层的耐热冲击的涂料由如下重量百分比的组分组成外：5％SiO2、10％ZnO、10％Al2O3、20％PTFE、45％硅烷偶联剂、10％磷酸盐，其他均与实施例1相同。
对比例5
一种保温毡，除制备耐热冲击涂层的耐热冲击的涂料由如下重量百分比的组分组成外：5％SiO2、20％Al2O3、20％PTFE、45％硅烷偶联剂、10％磷酸盐，其他均与实施例1相同。
对上述实施例1-8、对比例1-5所得的保温毡的保温性能和耐热冲击性能进行检测，测量结果见下表：
从上表中可以看出，实施例1-8所得的具有耐热冲击性能的保温毡,均具有较优的保温性能和耐热冲击性能，其25℃时的导热系数仅为0.03-0.13W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达53-93min；
由此表明，本申请的具有耐热冲击性能的保温毡，由于内、外两层耐热冲击层的存在，其在保障保温毡保温性能的同时，还可有效提升保温毡的耐热冲击性能，分析其原因，可能是由于上述特定组分的耐热冲击涂料涂覆在带有填料的玻纤层的两侧形成的结构较致密，强度较高的内、外两层耐热冲击层，继而能有效的对玻纤层进行防护加固，其内部的玻纤层结构不易受温度影响。
特别是，实施例4中制得的具有耐热冲击性能的保温毡，其保温性能和耐热冲击性能较优，其25℃时的导热系数仅为0.03W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达93min。
进一步，从上表中还可以看出，对比例1相对于实施例1，由于对比例1的保温毡不包含耐热冲击涂层，其25℃时的导热系数高达0.20W/(K·m)，相比实施例1增加了566％；1000℃、5Bar气压下的破损时间仅为30min，相比实施例1缩短了68％。
由此可见缺少内、外两层耐热冲击层提供的密封与强度支持后，保温毡虽仍具有一定的保温性能和耐热冲击性能，但保温和耐热冲击效果均不如本申请的具有耐热冲击性能的保温毡。
进一步，从上表中还可以看出，对比例2-3相对于实施例1，所得的保温毡，其25℃时的导热系数高达0.16-0.21W/(K·m)，相比实施例1增加了357-500％；1000℃、5Bar气压下的破损时间仅为32-35min，相比实施例1缩短了62-66％；
进一步，从上表中还可以看出，对比例4-5相对于实施例1，其25℃时的导热系数高达0.18-0.25W/(K·m)，相比实施例1增加了414-614％；1000℃、5Bar气压下的破损时间仅为30-33min，相比实施例1缩短了65-68％。
由此表明，只有特定的组分和含量的耐热冲击的涂料涂覆在带有填料的玻纤层的两侧才能形成的结构较致密，强度较高的内、外两层耐热冲击层，组分不同或含量的不同都将对耐热冲击层的致密结构与冲击强度进行影响，继而导致保温毡的保温性能和耐热冲击性能显著下降。
综上所述，以带有填料的玻纤层为带有填料的玻纤层的保温毡，通过玻纤层内部填充的填料玻璃微珠和涂覆在内、外两侧的耐热冲击涂层，使得保温毡在保温防护基础上，赋予了其优异的耐热冲击性能；
其中填料玻璃微珠可通过本身的耐高温性能和强度改善玻纤层本身的性能，内、外两侧的耐热冲击涂层对玻纤层进行保护加固，减少玻纤层因温度剧烈变化而导致的内部结构破损。
实施例9
一种具有耐热冲击性能的保温毡，除耐热冲击的涂层仅涂覆于带有填料的玻纤层的一侧外，其他均与实施例1相同。
对上述实施例9所得的保温毡进行性能检测，分别测试其保温性能和耐热冲击性能，测量结果取平均值记入下表：
从上表中可以看出，实施例9所得的保温毡,仍具有较优的保温性能和耐热冲击性能，其25℃时的导热系数仅为0.038W/(K·m)，相比实施例1仅下降了0.003W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达75min，相比实施例1时间仅缩短了10min；
由此表明单侧的耐热冲击的涂层，也能有效提升保温毡的保温性能和耐热冲击性能，其涂覆情况主要取决于实际应用环境，即待保护电池的位置，可基于实际使用需求和生产成本进行调整，不应视为对本申请的限定。
实施例10
一种具有耐热冲击性能的保温毡，除S3中耐热冲击涂层的涂覆工艺不同外，其他均与实施例1相同，具体如下：
耐热冲击涂层的涂覆厚度为0.1mm，待耐热冲击涂料涂覆于玻纤层的两侧后，于250℃固化1h，经测定耐热冲击涂层最终干燥固化后的实际厚度为0.05mm。
实施例11
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除S3中耐热冲击涂层的涂覆工艺不同外，其他均与实施例1相同，具体如下：
耐热冲击涂层的涂覆厚度为1.0mm，待耐热冲击涂料涂覆于玻纤层的两侧后，于250℃固化1h，经测定耐热冲击涂层最终干燥固化后的实际厚度为0.5mm。
实施例12
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除S3中耐热冲击涂层的涂覆工艺不同外，其他均与实施例1相同，具体如下：
耐热冲击涂层的涂覆厚度为2.0mm，待耐热冲击涂料涂覆于玻纤层的两侧后，于250℃固化1h，经测定耐热冲击涂层最终干燥固化后的实际厚度为1.0mm。
实施例13
一种具有耐热冲击性能的保温毡,与实施例1的不同之处在于，S3中耐热冲击涂层的涂覆工艺不同，其他均与实施例1相同，具体如下：
耐热冲击涂层的涂覆厚度为0.3mm，待耐热冲击涂料涂覆于玻纤层的两侧后，于250℃固化5h，经测定耐热冲击涂层最终干燥固化后的实际厚度为0.15mm。
实施例14
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除S3中耐热冲击涂层的涂覆工艺不同外，其他均与实施例1相同，具体如下：
耐热冲击涂层的涂覆厚度为0.3mm，待耐热冲击涂料涂覆于玻纤层的两侧后，于500℃固化5h，经测定耐热冲击涂层最终干燥固化后的实际厚度为0.15mm。
实施例15
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除S3中耐热冲击涂层的涂覆工艺不同外，其他均与实施例1相同，具体如下：
耐热冲击涂层的涂覆厚度为0.3mm，待耐热冲击涂料涂覆于玻纤层的两侧后，于600℃固化6h，经测定耐热冲击涂层最终干燥固化后的实际厚度为0.15mm。
对上述实施例10-15所得的保温毡进行性能检测，分别测试其保温性能和耐热冲击性能，测量结果取平均值记入下表：
从上表中可以看出，实施例10-14所得的保温毡,均具有较优的保温性能和耐热冲击性能，其25℃时的导热系数仅为0.028-0.060W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达50-95min；
由此表明上述涂覆厚度、温度和加热时长下固化的耐热冲击涂层，其与玻璃纤维层的复合效果较好，分析其原因，耐热冲击涂料在上述工艺条件下可部分渗入玻纤层中，继而固化完成后，能有效减少玻纤层受温度的影响。
特别是当温度高于500℃、加热时长高于5h后，则会导致隔热效果显著降低，参加实施例15，其25℃时的导热系数高达0.11W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间仅为38min；
推测其原因可能是，由于耐热冲击涂层的绝大部分渗入玻纤层内，导致玻纤层表面的耐热冲击涂层不能有效的隔绝温度对玻纤层的影响，且上述温度条件下，玻璃纤维存有轻微软化，其内部结构发生变化。
进一步，从上表中还可以看出，实施例12中制得的保温毡，其保温性能和耐热冲击性能较优，其25℃时的导热系数仅为0.028W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达95min；
可见实施例12为最优实施例，该工艺条件下涂覆的耐热冲击涂层能有
效减少玻纤层受外界温度的影响，从而实现了对保温毡性能的显著提升。
综上所述，上述温度和加热时长下固化的耐热冲击涂层，其与玻璃纤维层的复合效果较好，且通过在玻纤层的外侧对其进行保护加固，减少玻纤层受温度影响的同时，使得玻纤层不易因温度剧烈变化而导致内部结构被破坏，继而赋予了保温毡优良的保温性能和耐热冲击性能。
实施例16
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除耐热冲击涂料中的磷酸盐由磷酸二氢盐和磷酸氢盐按重量比1:1组成外，其他均与实施例1相同。
实施例17
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除耐热冲击涂料中的磷酸盐由磷酸二氢盐和正磷酸盐按重量比1:1组成外，其他均与实施例1相同。
实施例18
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除耐热冲击涂料中的磷酸盐由磷酸二氢盐、磷酸氢盐和正磷酸盐按重量比1:1:1组成外，其他均与实施例1相同。
实施例19
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除耐热冲击涂料中的磷酸盐由磷酸二氢盐、磷酸氢盐、正磷酸盐和偏磷酸盐按重量比1:1:1:1组成外，其他均与实施例1相同。
对上述实施例16-19所得的保温毡进行性能检测，分别测试其保温性能和耐热冲击性能，测量结果取平均值记入下表：
从上表中可以看出，实施例16-19所得的保温毡,均具有较优的保温性能和耐热冲击性能，其25℃时的导热系数仅为0.031-0.035W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达85-91min；
由此表明上述组分的磷酸盐均能保障涂层的强度和致密度，从而赋予抗热冲击涂层优异的耐热冲击性能。
进一步，从上表中还可以看出，实施例19中制得的保温毡，其保温性能和耐热冲击性能较优，其25℃时的导热系数仅为0.031W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达91min；
可见实施例19为最优实施例，当耐热冲击涂层中的磷酸盐由磷酸二氢盐、磷酸氢盐、正磷酸盐和偏磷酸盐按重量比1:1:1:1组成时，耐热冲击涂层的性能最优。
综上所述，不同种类的磷酸盐复配后，一定程度上有利于不同磷酸盐分子间的复配协同，其复配形成的三维交联结构，除能显著提升其粘结力外，还能促进其凝结硬化作用，从而保障了涂层的强度和致密度，赋予抗热冲击涂层优异的耐热冲击性能。
实施例20
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除所得玻纤布的厚度为1.0mm，经线或纬线的纺织密度为15根/cm外，其他条件均与实施例1相同。
实施例21
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除所得玻纤布的厚度为3.0mm，经线或纬线的纺织密度为15根/cm外，其他条件均与实施例1相同。
实施例22
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除所得玻纤布的厚度为2.0mm，经线或纬线的纺织密度为25根/cm外，其他条件均与实施例1相同。
实施例23
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除所得玻纤布的厚度为2.0mm，经线或纬线的纺织密度为30根/cm外，其他条件均与实施例1相同。
实施例24
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除玻纤层为采用针刺法制得的玻纤毡：将玻璃纤维切成单根的纤维丝，将纤维丝凝聚，得到玻纤网，再使用针刺机，对玻纤网上下穿刺，使得纤维相互缠绕、加固，即可得到玻纤毡；
所得玻纤布的厚度为2.0mm，经线或纬线的纺织密度为15根/cm外，其他均与实施例1相同。
对上述实施例20-24所得的保温毡进行性能检测，分别测试其保温性能和耐热冲击性能，测量结果取平均值记入下表：
从上表中可以看出，实施例20-24所得的保温毡,均具有较优的保温性能和耐热冲击性能，其25℃时的导热系数仅为0.027-0.043W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达73-92min；
由此表明上述厚度和纺织密度的玻纤层，均具有较优的使用效果，且纺织密度固定时，厚度越高，其保温性能越好。
从上表中还可以看出，实施例21中制得的保温毡，其保温性能和耐热冲击性能较优，其25℃时的导热系数仅为0.029W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达92min；
可见实施例21为最优实施例，当玻纤布的厚度为3.0mm，经线或纬线的纺织密度为15根/cm时，保温毡的保温隔热性能最优。
从上表中还可以看出，当玻纤层为玻纤毡时，其保温性能有所提升，耐热冲击性能小幅度下降，参见实施例24，其25℃时的导热系数仅为0.027W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达83min；
可见实施例24为最优实施例，当玻纤层为玻纤毡时，保温毡的保温性能较优，分析其原因可能是由于玻纤毡的纤维间空隙与玻纤布相比分布更无序化，有利于进一步提升其保温性能，但结构更为轻质疏松，其抗拉强度和耐热冲击性能小幅度下降。
综上所述，上述玻纤布和玻纤毡作为玻纤层时，均具有较优的使用效果，且厚度越高时，其保温性能越好；
若纺织密度过于疏松，玻璃微珠结合位点少，若纺织密度过于密实，则会影响玻璃微珠的注入，继而导致保温毡的保温和耐温性能下降。
实施例25
一种具有耐热冲击性能的保温毡，除玻璃纤维为Z-Tex plusTM外，其他条件均与实施例1相同。
实施例26
一种具有耐热冲击性能的保温毡，除玻璃纤维为Z-Tex superTM外，其他条件均与实施例1相同。
实施例27
一种具有耐热冲击性能的保温毡，除玻璃纤维为Z-Tex ultraTM外，其他条件均与实施例1相同。
实施例28
一种具有耐热冲击性能的保温毡，除玻璃纤维由Z-Tex plusTM和Z-Tex ultraTM按重量比1:1复配使用外，其他条件均与实施例1相同。
实施例29
一种具有耐热冲击性能的保温毡，除玻璃纤维为市售玻璃纤维，长度为25mm，直径为10μm，牌号CR21-2400，采购自芜湖白云玻纤有限公司外，其他条件均与实施例1相同。
对上述实施例25-29所得的保温毡进行性能检测，分别测试其保温性能和耐热冲击性能，测量结果取平均值记入下表：
从上表中可以看出，实施例25-28所得的保温毡,均具有较优的保温性能和耐热冲击性能，其25℃时的导热系数仅为0.029-0.035W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达85-93min；
由此表明上述玻璃纤维均具有较优的应用效果，其制得的玻纤层，均能有效保障保温毡的保温性能和耐热冲击性能；
其中实施例25-28的玻纤耐温、保温性能依次增加，可见Z-Tex ultraTM为优选玻璃纤维，且多组玻璃纤维复配时利于增加空隙的数量与无序性，从而使得相同纺织密度下玻璃微珠的结合位点更多，有利于玻璃微珠的填充，从而保障了保温毡的保温性能和耐热冲击性能。
从上表中还可以看出，实施例29相对于实施例1，其25℃时的导热系数高达0.13W/(K·m)，相比实施例1增加了271％；1000℃、5Bar气压下的破损时间仅为67min，相比实施例1缩短了21％；可见本申请所用玻璃纤维均能有效保障最终产品的性能。
综上所述，玻璃纤维的选择与产品最终的性能息息相关，由上述型号玻璃纤维纺织而成的玻纤层，在经玻璃微珠填充后，其结构致密稳固的同时，不易因受热等原因发生形变，且能为耐热冲击涂层提供更多的结合位点，使得耐热冲击涂层的结合更为牢固致密。
实施例30
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除中空玻璃微珠，按重量百分比计，原料组成及含量如下：60％SiO2、10％Al2O3、30％ZrO2外，其他条件均与实施例1相同。
实施例31
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除中空玻璃微珠，按重量百分比计，原料组成及含量如下：60％SiO2、30％Al2O3、10％ZrO2外，其他条件均与实施例1相同。
实施例32
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除中空玻璃微珠，按重量百分比计，原料组成及含量如下：40％SiO2、50％Al2O3、10％ZrO2外，其他条件均与实施例1相同。
实施例33
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除填料为粒径为0.5mm的气凝胶SiO2外，其他条件均与实施例1相同。
对上述实施例30-33所得的保温毡进行性能检测，分别测试其保温性能和耐热冲击性能，测量结果取平均值记入下表：
从上表中可以看出，实施例30-33所得的保温毡,均具有较优的保温性能和耐热冲击性能，其25℃时的导热系数仅为0.029-0.035W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达85-89min；
由此表明上述组成的中空玻璃微珠，其与玻纤层填充效果较优的同时，还通过其本身的耐高温性能，赋予玻纤层优良的耐高温性能和隔热性能。
从上表中还可以看出，当填料为气凝胶SiO2时，其仍具有较优的保温性能和耐热冲击性能，但相比使用中空玻璃微珠均有不同程度下降，参见实施例32，其25℃时的导热系数仅为0.039W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达80in；
可见中空玻璃微珠为较优的填料，分析其原因可能是由于上述组分的玻璃微珠其结构更为致密，硬度更高，导热系数更低，继而在与玻纤层体系结合后，能高效的发挥其保温性能和耐热冲击性能，选用气凝胶SiO2虽也能带来较优的保温性能，但受限于气凝胶填料本身的结构特性，不利于保温毡的耐热冲击性能和力学性能。
实施例34
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除中空玻璃微珠的粒径为50μm，按重量比1：3注入外，其他条件均与实施例1相同。
实施例35
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除中空玻璃微珠的粒径为50μm，按重量比1：7注入外，其他条件均与实施例1相同。
实施例36
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除中空玻璃微珠的粒径为10μm，按重量比1：5注入外，其他条件均与实施例1相同。
实施例37
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除中空玻璃微珠的粒径为100μm，按重量比1：5注入外，其他条件均与实施例1相同。
对上述实施例34-37所得的保温毡进行性能检测，分别测试其保温性能和耐热冲击性能，测量结果取平均值记入下表：
从上表中可以看出，实施例34-37所得的保温毡,均具有较优的保温性能和耐热冲击性能，其25℃时的导热系数仅为0.029-0.041W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达83-89min；
由此表明上述填充比例和粒径的玻璃微珠，均能有效提升保温毡的保温性能和耐热冲击性能，且粒径一定的情况下，填充比例越多，保温性能越优，但基于实际使用需求和生产成本，固优选为1:(3-7)，在其他实施例中还可选用更高的比例，不应视为对本申请的限定。
从上表中还可以看出，参见实施例1、实施例36-37，当玻璃微珠粒径发生变化时，其保温性能和耐热冲击性能也相应变化，其25℃时的导热系数仅为0.029-0.041W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达83-89min；
可见其他条件相同时，真空玻璃微珠的粒径越小，其性能越优，分析其原因可能是由于粒径较小时，其填充密实度和强度均较高。
综上所述，上述粒径和比重的中空玻璃微珠，除能进一步保障中空玻璃微珠与玻纤层填充的密实度和强度外，还不易影响到涂层的均匀性和结合强度，从而保障玻纤层的耐高温性能和隔热性能。
实施例38
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除偶联剂为KH-570外，其他条件均与实施例1相同。
实施例39
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除偶联剂为KH-602外，其他条件均与实施例1相同。
实施例40
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除偶联剂为KH-792外，其他条件均与实施例1相同。
实施例41
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除偶联剂为Sj-42外，其他条件均与实施例1相同。
实施例42
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除偶联剂由KH-602和KH-792按重量比1:1组成外，其他条件均与实施例1相同。
实施例43
一种具有耐热冲击性能的保温毡,除偶联剂由KH-550和KH-570按重量比1:1组成外，其他条件均与实施例1相同。
对上述实施例38-43所得的保温毡进行性能检测，分别测试其保温性能和耐热冲击性能，测量结果取平均值记入下表：
从上表中可以看出，实施例38-43所得的保温毡,均具有较优的保温性能和耐热冲击性能，其25℃时的导热系数仅为0.032-0.036W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达84-87min；
由此表明上述组分的偶联剂，均能有效提升保温毡的保温性能和耐热冲击性能，且多组分偶联剂同时复配使用时，其性能的提高更为显著。
从上表中还可以看出，实施例43中所制得的保温毡，其保温性能和耐热冲击性能均较优，其25℃时的导热系数仅为0.032W/(K·m)，1000℃、5Bar气压下的破损时间长达87min；
可见实施例43为优选实施例，当偶联剂由KH-550和KH-570按重量比1:1组成时，保温毡的保温隔热性能最优。
综上所述，上述组分的硅烷偶联剂可有效提升耐热冲击涂层与玻纤层的连接强度，继而耐热冲击涂层可牢固结合在玻纤层的两侧并对其起到保护隔热作用，且多组复配时可形成三维空间结构的交叉联接，结构更强，粘性更好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 (6)

1.一种具有耐热冲击性能的保温毡，其特征在于，所述的具有耐热冲击性能的保温毡为层状结构，由带有填料的玻纤层和耐热冲击的涂层组成,所述的耐热冲击的涂层涂覆于带有填料的玻纤层的一侧或两侧；
所述的填料为中空玻璃微珠或气凝胶SiO2；
所述的耐热冲击的涂层是采用耐热冲击的涂料涂覆在带有填料的玻纤层的一侧或两侧后经干燥固化而得；
所述耐热冲击的涂料，按重量百分比计算，其原料组成及含量如下：10-50%SiO2、5-60%ZnO、5-40%Al2O3、5-15%聚四氟乙烯、5-35%硅烷偶联剂、15-50%磷酸盐；
所述涂覆的厚度为0.02-1.5mm；所述干燥固化包括在控制温度250-500℃固化1-5h；
所述耐热冲击的涂料中的磷酸盐为磷酸二氢盐、磷酸氢盐、正磷酸盐、偏磷酸盐中的一种或多种；
所述的玻璃纤维为直径6-24μm的连续玻璃纤维，所述玻璃纤维选自Z-Tex Series：Z-Tex™、Z-Tex plus™、Z-Tex super™、Z-Tex ultra™ 中的一种或多种；
所述中空玻璃微珠，按重量百分比计，其原料组成及含量如下：
50-80%SiO2、10-70%Al2O3、10-30%ZrO2，所述SiO2、Al2O3和ZrO2的重量百分比之和为100%。
2.根据权利要求1所述的具有耐热冲击性能的保温毡，其特征在于，所述玻纤层为玻纤布或玻纤毡，所述玻纤布或玻纤毡均由玻璃纤维制作而成；
所述玻纤层的厚度为1.0-3.0mm，其经线或纬线的纺织密度为15-30根/cm。
3.根据权利要求1所述的具有耐热冲击性能的保温毡，其特征在于，所述中空玻璃微珠的粒径≤100μm，所述中空玻璃微珠的用量，按重量比计算，中空玻璃微珠：玻纤布或玻纤毡为1:(3-7)。
4.根据权利要求1所述的具有耐热冲击性能的保温毡，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-570、KH602、KH792、Sj-42中的一种或多种。
5.权利要求1-4任一所述具有耐热冲击性能的保温毡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备玻纤层：
1)若玻纤层为玻纤布，则采用纺织法制得玻纤布；
2)若玻纤层为玻纤毡，则采用针刺、湿法、干法中任一方式制得玻纤毡；
S2、带有填料的玻纤层的制备：将填料注入玻纤层中，得到带有填料的玻纤层；
S3、耐热冲击的涂层的制备：先采用辊涂、压延、刮涂方式中的任一种，将耐热冲击涂料涂覆于带有填料的玻纤层的两侧，控制涂覆厚度为0.02-1.0mm，然后控制温度为250-500℃固化1-5h，得到具有耐热冲击性能的保温毡。
6.一种耐热冲击的涂料，其特征在于，按重量百分比计算，其原料组成及含量如下：10-50%SiO2、5-60%ZnO、5-40%Al2O3、5-15%PTFE、5-35%硅烷偶联剂、15-50%磷酸盐；所述磷酸盐为磷酸二氢盐、磷酸氢盐、正磷酸盐、偏磷酸盐中的一种或多种。
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