[发明专利]一种气凝胶纤维芯材真空绝热板及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种气凝胶纤维芯材真空绝热板及其制备方法与应用。所述气凝胶纤维芯材真空绝热板包括：芯材，其包括气凝胶纤维、由所述气凝胶纤维形成的纤维制品、由所述气凝胶纤维与粘结剂共混形成的复合纤维制品，以及高阻隔膜，包覆设置于芯材四周并围合形成封闭结构；所述气凝胶纤维芯材真空绝热板的热导率低于10mW/(m·K)，密度小于300kg/m³。本发明的气凝胶纤维芯材的多级孔结构降低了芯材对板内气压敏感性，延长了真空绝热板的使用寿命；另外丰富的孔道结构可以捕获真空绝热板使用过程中产生的少量气体，避免了吸气剂的使用，气凝胶纤维芯材真空绝热板在工业及建筑、绝热、复合材料、能源等领域具有广阔应用前景。

技术领域

本发明涉及一种真空绝热板，尤其涉及一种新型气凝胶纤维芯材真空绝热板及其制备方法与应用，属于真空绝热板领域。

背景技术

真空绝热板(Vacuum insulation Panel，简称VIP板)是一种新型的保温隔热材料，一般是以隔热性能好的多孔材料做为芯材，以高阻气复合膜作为封装阻隔材料，通过抽真空处理将体系内气体抽出并热封而得到的。真空绝热板的热导率一般在10mW/(m K)以下，是目前已知热导率最低的隔热保温材料。目前VIP的芯材以玻璃纤维芯材、泡沫材料芯材和纤维/气相二氧化硅粉芯材为主。

气凝胶是一种纳米多孔非晶固体材料，具有低密度、大比表面积、高孔隙率的特点，密度变化范围为0.003～0.15g/cm³，比表面积可高达1500m²/g，孔隙率可高达99.8％，是目前已知热导率最低的固体材料之一。气凝胶材料的低热导率主要有三个原因：1、气凝胶材料内部冗长的纳米尺度的骨架形成无限长路径效应，使固体热传导需要经过很长的路径。2、气凝胶的孔径小于空气的分子自由程，阻止气体分子在气凝胶内部的热传导。3、气凝胶内部的空气是静止的，阻止了气凝胶内部的空气热对流。因此气凝胶具有良好的隔热性能，被称为“超级隔热材料”。

由于气凝胶结构及性能特征满足真空绝热板芯材的基本要求，理论上可以用于真空绝热板加工。气凝胶粉做为真空绝热板芯材时，由于粉体流动性不易成型，且加工过程中粉体容易发生泄漏；而使用粘结剂成型厚度气凝胶粉芯材热导率普遍上升，并且粘结剂在使用过程中容易产生气体，导致板内真空度下降，影响真空绝热板绝热性能。气凝胶毡做为真空绝热板芯材时同样存在粉体泄漏的问题，并且由于高密度纤维毡体的存在，提供了一定的传热路径，导致气凝胶制品密度上升的同时，丧失气凝胶自身低密度、低热导的优势。

因此，如何解决现有气凝胶制品做芯材时存在的问题，得到高性能气凝胶真空绝热板就显得尤为重要。

发明内容

为解决上述气凝胶芯材真空绝热板的问题，本发明提出一种新型气凝胶纤维芯材真空绝热板，以气凝胶纤维及其制品作为真空绝热板芯材，加工得到了一种低密度、低气压敏感性、低热导、长寿命的新型真空绝热板。

本发明的另一目的还在于提供所述气凝胶纤维芯材真空绝热板的制备方法及其应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种气凝胶纤维芯材真空绝热板，其包括：

芯材，其包括气凝胶纤维、由所述气凝胶纤维形成的纤维制品、由所述气凝胶纤维与粘结剂共混形成的复合纤维制品，所述复合纤维制品中气凝胶纤维的体积比为80～99％，所述气凝胶纤维、纤维制品或复合纤维制品具有以介孔、微孔和大孔为主的多级孔结构；

以及，高阻隔膜，包覆设置于所述芯材四周并围合形成封闭结构；

所述气凝胶纤维芯材真空绝热板的热导率低于10mW/(m·K)，密度小于300kg/m³。

在一些实施例中，所述气凝胶纤维包括聚酰胺气凝胶纤维、氧化硅气凝胶纤维、聚酰亚胺气凝胶纤维、石墨烯气凝胶纤维、纤维素气凝胶纤维等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。