CN1895885A - 一种低温绝热复合纳米材料多层绝热体 - Google Patents

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汪培庆
汪庆锋
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Abstract

一种多层纳米复合隔热体应用于液态金属容器外表面和具有低温隔热要求装置的外表面隔热保温层，重点是用在LNG船舶和LNG储罐等液态金属容器的低温隔热层。该隔热体利用溶胶－凝胶方法，在已经开缝(孔)的聚酯或者聚酰薄膜上双面镀制氧化锆或者氧化锆－氧化铝薄膜，以此作为反射屏。再利用溶胶－凝胶方法，通过溶剂替换和表面修饰，在常压下制备二氧化硅气凝胶－硅酸钙复合纳米材料，以此种纳米复合材料作为间隔物。利用原位粘贴的方法，制备这样的“反射屏－间隔物－反射屏－间隔物”的3－50层的多层绝热体。并通过真空包扎，可有效地隔离热传导、热对流和热辐射，达到良好的低温绝热效果。

Description

一种低温绝热复合纳米材料多层绝热体
技术领域
本发明所属的多层纳米复合隔热体应用于液态金属容器外表面和具有低温隔热要求装置的外表面隔热保温层，重点是用在LNG船舶和LNG储罐等液态金属容器的低温隔热。
技术背景
现在用于LNG船舶和储罐的绝热材料主要是聚氨酯泡沫和泡沫玻璃，但是聚氨酯泡沫塑料最大的缺点是阻燃性差，低温下尺寸稳定性差，容易变形开裂，这对于在LNG船上的应用是有一定危险性，而泡沫玻璃的热导率比较高，且价格昂贵。美国的NASAAmes曾开发一种比较实用的纳米孔绝热材料是硅酸铝耐火纤维-二氧化硅气凝胶复合块体材料。但是该材料纤维较粗，体积密度较大，导热系数仍达不到超级绝热材料的理想程度，且硅酸铝纤维已被欧盟列为二类致癌物质，它对人体伤害比较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：已有的隔热保温层只能阻止部分热传导，而不能有效阻止热辐射和热对流和热辐射；在克服现有的多层隔热体的反射屏的反射率不高的基础上，采用由纳米气凝胶常压后形成的纳米材料为间隔物，此类间隔物的法向有效热导率系数较高，采用新的绝热材料和制作工艺，得到了一种多层隔热体，其反射屏反射率更高、间隔物热导率更低。它能够更好阻隔热传导、热对流和热辐射，从而可以达到很好的低温隔热效果。
多层纳米复合隔热体的技术方案是：本发明所属的多层纳米复合隔热体应用于液态金属容器外表面和具有低温隔热要求装置的外表面隔热保温层，重点是用在LNG船舶和LNG储罐等液态金属容器的低温隔热层。在已经开缝(孔)的聚酯或者聚酰薄膜上，利用溶胶-凝胶法双面镀制氧化锆或者氧化锆-氧化铝薄膜作为反射屏。利用溶胶-凝胶方法，经过溶剂替换和表面修饰，制备二氧化硅气凝胶，将二氧化硅气凝胶与硅酸盐纤维原位复合，制备出二氧化硅气凝胶-硅酸盐纤维纳米复合材料，并与上述制备的塑料薄膜进行原位粘贴，在100℃以下处理后成为多层隔热体。采用真空包扎技术，形成多层纳米复合隔热体。得到可以实用的低温隔热材料。
由于采用了上述技术方案，所述的多层纳米复合隔热体，可以很有效的提高反射屏在红外-紫外光谱段的平均反射率，降低间隔物的热传导率。从而有效的阻隔了热传导、热对流和热辐射，明显的提高了低温绝热效果。采用上述技术后，高反射率，低吸收率的纳米氧化锆或者氧化锆-氧化铝薄膜在红外-紫外光谱的平均反射率达到96％，采用溶胶-凝胶方法制备的纳米级高气孔率的二氧化硅气凝胶-硅酸盐纤维复合块体材料在常压下的法向有效导热系数小于0.06w/m.k；在采用原位粘贴和真空包扎技术后，多层隔热体复合材料在常压下法向有效导热系数小于0.007w/m.k。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述：
在聚酰胺塑料薄膜上进行开孔，然后在已经开缝(孔)的聚酯或者聚酰薄膜上，在温度为20-25℃，湿度低于50％的条件下，利用溶胶-凝胶法双面镀制氧化锆或者氧化锆-氧化铝薄膜作为反射屏。利用溶胶-凝胶方法，通过溶剂替换和表面修饰，制备二氧化硅气凝胶，将二氧化硅气凝胶与硅酸钙原位复合，形成对人体没有致癌作用的纳米结构的二氧化硅气凝胶-硅酸钙纳米复合材料，以此种纳米复合材料作为多层隔热体的间隔物，将其与前面制备的塑料薄膜粘贴，交替排列，在60℃处理后成为多层隔热体。采用真空包扎技术，即将多层隔热体进行有效包扎并且抽真空，形成用多层纳米复合隔热体，测得其常压下的法向有效热导率系数为0.0055w/m.k.。

Claims (7)

1.一种低温绝热复合纳米材料多层绝热体，其特征在于：所述的绝热体，包括“反射屏-间隔物-反射屏-间隔物”交替组成的3-50层的复合纳米材料；利用原位粘贴和真空包扎的方法制备。
2.如权利要求1所述的多层纳米复合隔热体，主要用于液体金属容器壳体和其它具有地间隔热要求的外表面，如：LNG船舶和LNG储罐等液态金属容器的低温隔热；
3.如权利要求1所述的多层纳米复合隔热体，其反射屏是利用溶胶-凝胶方法，在已经开缝(孔)的聚酯或者聚酰薄膜上双面镀制氧化锆或者氧化锆-氧化铝薄膜，形成镜面反光层或者漫反射反光层；
4.如权利要求1所述的多层纳米复合隔热体，其间隔物是利用溶胶-凝胶方法，通过溶剂替换和修饰，在常压下制备二氧化硅气凝胶-硅酸盐纤维复合纳米材料；
5.如权利要求1所述的多层纳米复合隔热体，其特征在于：所述的反射屏溶胶制备温度在20-25℃，湿度低于50％的条件下制备，提拉法制备的高反薄膜处理温度低于100度，薄膜在红外-紫外光谱波段的平均反射率高于96％；
6.如权利要求1所述的多层纳米复合隔热体，其特征在于：所述的间隔物是利用溶胶-凝胶方法制备出二氧化硅气凝胶，并将此气凝胶与硅酸盐纤维原位复合得到；所述间隔物的法向有效热导率系数应该小于0.06w/m.k；
7.如权利要求1所述的多层纳米复合隔热体，其特征在于：所述的多层隔热体在常压下的法向有效热导率系数应该小于0.007w/m.k。
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