[发明专利]一种常温纳米复合吸气剂

说明书

本发明涉及用于真空绝热板的常温纳米复合吸气剂，包含碱土金属氧化物、过渡金属氧化物以及稀土金属氧化物的混合物，所述的碱土金属氧化物是氧化钙，过渡金属氧化物是氧化钯、二氧化钛与铜、钴、镍中至少一种金属氧化物的混合物，稀土金属氧化物是氧化铈；该常温纳米复合吸气剂是三种氧化物的均匀混合物以粉末的形式密封包装于透气聚合物袋内。本发明的吸气剂无需高温激活，使用方便，价格低，性能优异，在常温下就能够高效吸附真空绝热板内的残余气体，维持板内良好的真空环境，延长使用寿命。

技术领域

本发明属于真空绝热技术领域，具体涉及一种常温纳米复合吸气剂。

背景技术

随着全球工业化进程的不断发展，化石能源的大量消耗，一方面面临能源危机，另一方面环境污染问题也日趋严重，节能减排已成为全世界关注的焦点。真空绝热板(VacuumInsulation Panel，简称VIP)作为一种新型的超级绝热材料，其导热系数低至0.002-0.004W/mK，为传统保温材料导热系数的1/10，厚度仅为传统保温材料的1/7-1/10，从而达到保温节能、节省空间的目的，已广泛应于冰箱、冷藏集装箱等对保温要求较高的领域及新型节能建筑的外墙保温。VIP的真空隔套采用塑料热熔密封，一般使用温度不能超过150℃，而且VIP内部初始气压在0.1Pa～100Pa，按照残余气体量及对导热系数影响的大小依次是H₂O，H₂，CO，CO₂，O₂以及N₂等。VIP的绝热机理是在真空状态下气体分子平均自由程(与压力有关)大于孔隙特征尺寸(与孔径有关)，孔隙中的气体热传导被抑制，孔隙越小，对真空度的要求越低。由于玻璃纤维芯材孔隙较大(10～100μm)，当压力超过10Pa气体热传导开始出现，当压力超过1KPa，导热系数超过0.012W/mK，失去超级绝热性能，VIP失效。

为了解决这些问题，很多学者做了大量研究工作：

专利CN1046581C公开了一种在隔热夹套中维持真空的设备及其制造方法，该设备包括一顶部敞开并由优选为铝的不透气材料制成的容器；在容器的底部放置有第一层压片，在容器的上部放置有第二层压片以将第一层压片完全覆盖。第一层压片是由钡锂合金制得，而第二层压片是由一种干燥剂材料的粉末制得，干燥剂材料的粉末还选择性含有一种贵金属氧化物和一种防止干燥剂挤压的材料粉末。该吸气剂设备的除了工艺复杂，价格昂贵之外，钡锂合金遇水放出大量热和氢气，有燃烧和爆炸风险，另外金属钡有害人体健康，对环境不友好。

专利CN200986085Y公开了一种真空绝热板用的吸气剂装置及添加到真空绝热板中的结构，该吸气剂装置包括容器和容器中的吸气剂，吸气剂由干燥剂、钡锂合金、氧化钴等物质的粉末混合而成；容器为薄片状、网格孔径小于吸气剂颗粒尺寸的宣纸包装袋，使用时把该吸气剂平铺在VIP芯材板内，该吸气剂接触面积大，吸气效果好。但是这种吸气剂也具有钡所带来的安全、环保、危害人体健康的问题，另外，该吸气剂装置暴露空气中所吸附的气体在封装到VIP过程中很难抽除，而且在VIP封口后还有一个较长的放气过程，对VIP内部真空度有很大的负面影响。

专利CN104066502B公开了一种含有吸气剂材料组合的吸气装置，所述的吸气剂材料包含金属钯、氧化铈与氧化铜的混合物，用于去除真空中的H₂和CO，金属钯本身具有好的吸氢能力，但是钯吸附氢是可逆的，在50℃以上会释放出来，这对于有可能应用在50℃以上环境的VIP是不利的。另外，该混合物与干燥剂材料混合去除H₂O，在VIP中H₂O是最主要的残余气体，需要采用高效的吸附材料去除，否则H₂O会使金属钯、氧化铈与氧化铜的混合物吸附H₂和CO的性能大幅下降，该专利没有对干燥剂提出具体要求。