[发明专利]具有超低导热系数的高性能纳米隔热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种保温隔热材料，更具体的说，本发明主要涉及一种具有超低导热系数的高性能纳米隔热材料及其制备方法。

背景技术

由于部分密封空间的容积有限，为了节省空间，需要使用超低导热系数的隔热结构以降低隔热结构的体积占用率和重量，从而提高空间使用效率。目前常用的保温隔热材料有聚氨酯泡沫（导热系数为0.03W/m·K-0.04W/m·K）、石棉（导热系数为0.038W/m·K-0.047W/m·K）、聚苯乙烯泡沫（导热系数为0.033W/m·K-0.044W/m·K）、传统真空隔热结构（导热系数为0.0025W/m·K-0.004W/m·K）等。但是传统真空隔热结构不能作为结构件承载使用、重量高，仅仅是从减少热传导和热对流的角度来降低导热系数。因此有必要针对具有特定用途的隔热保温材料的结构做进一步的改进。

发明内容

本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种具有超低导热系数的高性能纳米隔热材料及其制备方法，以期望解决现有隔热材料的单位体积隔热率低下，且不具备承载性等技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明所提供的一种具有超低导热系数的高性能纳米隔热材料，所述隔热材料中至少包括隔热填料，所述隔热填料的外部还包覆有阻隔薄膜，所述阻隔薄膜的内部呈真空状态，且阻隔薄膜在真空作用下与隔热填料紧密接触。

作为优选，进一步的技术方案是：所述隔热材料中还包括作为隔热填料载体的基体材料，所述基体材料材料与隔热填料一并由阻隔薄膜包覆且处于真空状态。

更进一步的技术方案是：所述基体材料为玻璃纤维布、棉线、芳纶纤维布中的任意一种或者多种。

更进一步的技术方案是：所述阻隔薄膜由铝膜与聚偏氟乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酯薄膜、聚氯乙烯薄膜、硅橡胶膜当中的任意一种或多种复合而成。

更进一步的技术方案是：所述隔热填料由玻璃棉与玻璃纤维、纳米二氧化硅颗粒、疏水纳米二氧化硅颗粒、纳米气凝胶、纳米二氧化硅气凝胶当中的任意一种或多种混合而成。

更进一步的技术方案是：所述隔热填料中玻璃纤维的含量小于等于隔热填料总重量的50％，纳米二氧化硅颗粒的含量小于等于隔热填料总重量的30％、疏水纳米二氧化硅颗粒的含量小于等于隔热填料总重量的30％、纳米气凝胶的含量小于等于隔热填料总重量的隔热填料总重量的10％、纳米二氧化硅气凝胶的含量小于等于隔热填料总重量的40％。

本发明还提供了一种具有超低导热系数的高性能纳米隔热材料的制备方法，所述制备方法为将隔热填料混合后，放入阻隔薄膜的内部；再采用抽真空装置使隔热填料的内部形成真空；然后再进行热压密封或采用甲基乙烯基硅橡胶密封后，即隔热材料制备完成。

作为优选，进一步的技术方案是：增加基体材料与隔热填料一并放入阻隔薄膜的内部，且在真空的作用下使阻隔薄膜与基体材料、隔热填料紧密接触。

更进一步的技术方案是：所述基体材料为玻璃纤维布、棉线、芳纶纤维布中的任意一种或者多种；所述阻隔薄膜由铝膜与聚偏氟乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酯薄膜、聚氯乙烯薄膜、硅橡胶膜当中的任意一种或多种热压复合而成。

更进一步的技术方案是：所述隔热填料由玻璃棉与玻璃纤维、纳米二氧化硅颗粒、疏水纳米二氧化硅颗粒、纳米气凝胶、纳米二氧化硅气凝胶当中的任意一种或多种混合而成；且所述隔热填料中玻璃纤维的含量小于等于隔热填料总重量的50％，纳米二氧化硅颗粒的含量小于等于隔热填料总重量的30％、疏水纳米二氧化硅颗粒的含量小于等于隔热填料总重量的30％、纳米气凝胶的含量小于等于隔热填料总重量的10％、纳米二氧化硅气凝胶的含量小于等于隔热填料总重量的40％。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：通过采用复合隔热填料构成的真空隔热结构，用以增加热辐射，从而有效提高隔热材料的隔热性能，并且在各类气凝胶的辅助下，可进一步提高材料的隔热性能，据发明人实验得到的导热系数可达0.005W/m·K；另外通过纳米复合材料技术优化隔热材料内部的支撑结构，使得隔热材料可具有一定的承载能力，同时本发明所提供的一种具有超低导热系数的高性能纳米隔热材料尤其适于在容积有限的密封空间隔热系统中作为隔热保温材料使用，亦可用于其他设备或装置中进行保温隔热，应用范围广阔。

具体实施方式

下面再结合具体实施例对本发明作进一步阐述。