一种真空隔热板及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于隔热材料技术领域，尤其涉及一种真空隔热板及其制作方法。
【背景技术】
[0002]真空隔热板(vacuum insulat1n panel，简称VIP板)因其保温性能远远超越传统的发泡聚氨酯，且生产和使用过程不使用ODS物质，目前已广泛用于航空航天，家电及建筑等行业。VIP板凭借其高真空度的保持及低导热系数的芯材协同作用，其常温导热系数低至0.008w/ (m.k)以下。
[0003]为了进一步提高VIP板隔热性，降低航空航天，建筑及家电等行业的能耗，对隔热材料有了更高要求。降低芯材的导热系数是提高VIP板隔热性的关键。在众多芯材中，S12气凝胶的导热系数最低，其常温导热系数为0.012w/(m.k)，远低于常用芯材的0.018?
0.037w/(m.k)。因此，选用纯S12气凝胶粉体作为芯材的VIP板，其隔热性能必然会实现重大的关破。
[0004]CN 102729316A公开了一种真空隔热板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤:
(I)将按比例称好的二氧化硅含量大于98%的主料、辐射阻隔剂和增强纤维置入搅拌设备中进行搅拌得到混合料；(2)将混合料送入模具中；(3)将模具中的混合料以0.4?2兆帕的压强压制成芯材；(4)将芯材置于100?300摄氏度中烘烤10?120分钟；(5)先将经步骤(4)得到的芯材放入透气且不透粉的材料中进行无缝包裹，再将包裹后的芯材置于高阻隔材料制成的袋子中得到制品；(6)将步骤(5)制品抽真空，封口。所述主料为气相二氧化硅粉末、沉淀二氧化硅、微硅粉、稻壳灰、玻化微珠粉末、粉煤灰和珍珠岩粉末中一种或两种及以上的组合。
[0005]CN 105058541A公开了一种软木粉基多孔复合材料及其制备方法和应用，属于隔热材料领域，采用软木粉(Cork)和气相二氧化娃(Fumed Silica)为主要原料，包括如下步骤:选取一定颗粒大小(0.15?Imm)的软木粉(Cork)，通过微波预处理方法对软木粉(Cork)进行结构重整；与气相二氧化娃(Fumed Silica)进行混合得到复合粉体，施加压力(2?20吨)一定时间(I?20分钟)便可得到软木粉基多孔复合材料。
[0006]由于S12气凝胶脆且轻，粒径太小，抽真空时易被抽出进入栗内，一方面不好真空封装，另一方面易堵塞栗。因此目前只是采用气凝胶部分替代纤维毡，玻纤等普通芯材，尚没有以纯气凝胶作为芯材制作VIP板的具体并行之有效的解决方案。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种真空隔热板及其制作方法，所述真空隔热板由以纯S12气凝胶为芯材，并用无纺布包裹S12气凝胶，解决了含有S12气凝胶的真空隔热板不易抽真空及易堵塞真空栗的技术难题，所述真空隔热板的常温导热系数低至0.0008w/(m.k)以下。
[0008]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0009]本发明的目的之一在于提供一种真空隔热板，所述真空隔热板包括芯材和阻气隔膜袋，所述芯材为纯S12气凝胶和吸气剂组成的块体，所述真空隔热板还包括抽真空时防止S12气凝胶被抽出的过滤袋，所述过滤袋为纤维材质，所述过滤袋的孔隙率大于70%，孔径为0.2?85μπι，所述过滤袋将芯材包裹其中，所述阻气隔膜袋将过滤袋以及芯材包裹其中。
[0010]所述过滤袋的孔隙率大于70%，如75%、80%、85%、90%或95%等，孔隙率小，则抽真空效率较慢;孔径为0.2?85ym，如0.5μηι、1μηι、2μηι、5μηι、10μηι、20μηι、30μηι、40μηι、50μηι、60μπι或80μπι等，如孔径大，则过滤不掉气凝胶，气凝胶会被抽走，阻塞栗，如孔径小，则抽真空效率低，抽得慢。合适的孔隙率与孔径的纤维材质的过滤袋有助于在保证抽真空效率的情况下，防止S12气凝胶被抽出。所述过滤袋为纤维材质，由于纤维材质的过滤袋具有三维曲折微孔结构，使其表现出良好的过滤效率，可以过滤粒径比其孔径小很多的颗粒;其他材质的过滤袋则没有此效果。
[0011]本发明提供的真空隔热板其芯材中不添加任何纤维及纤维毡类物质，芯材为纯S12气凝胶和吸气剂组成的块体，为了防止制作真空隔热板抽真空时S12气凝胶被抽出，所述真空隔热板还包括包裹芯材的具有特定结构的过滤袋。所述真空隔热板由于具有芯材为纯S12气凝胶，其常温导热系数可低至0.0008w/(m.k)。
[0012]所述块体中还含有粘结剂。
[0013]优选地，所述粘结剂的质量为S12气凝胶质量的O?10%，如是S12气凝胶质量的2%、3%、4%、5%、6%、7% 或 9% 等。
[0014]优选地，所述块体由S12气凝胶粉体、粘结剂和吸气剂压制而成。
[0015]优选地，所述压制的压强为1 ?50MPa，如 12MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa或48MPa等。所述压制在压机上进行，所述压强为块体单位面积上承受的力。
[0016]优选地，所述块体的厚度为5?I Omm，如6mm、7mm、8mm、9mm或9.5mm等。
[0017]所述Si02气凝胶粉体的粒径为0.05?5mm，如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm、3mm、4mm或4.5mm等。所述Si02气凝胶基本粒子的平均直径为纳米级别，但是易团聚，造成颗粒度增大。团聚之前S12气凝胶粉体的粒径是0.05?12μπι，密度为40?280kg/m3。
[0018]优选地，所述3;102气凝胶粉体的孔隙直径小于5011111，如4511111、4011111、3511111、3011111、25nm、20nm、15nm、1nm 或 5歷等。
[0019]优选地，所述S12气凝胶粉体的气孔率大于90%，如91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98% 或 99% 等。
[0020]所述吸气剂用于吸收真空隔热板中的气体。所述真空隔热板中的气体包括空气和S12气凝胶释放出的气体。优选地，所述吸气剂为吸附水分、O2、N2、CO2及其它小分子气体的吸气剂的组合。
[0021]优选地，每平方米芯材加入四个单位的吸气剂，所述一个单位的吸气剂是指由吸气剂组成的厚度小于5mm，如I mm、2mm、3mm或4mm等，直径为8?I Omm，如8mm、9mm或I Omm等的圆柱。
[0022]所述过滤袋为纤维材质，所述过滤袋的孔隙率大于70%，孔径为0.2?85μπι，所述过滤袋可为无纺布袋和/或牛皮纸袋，尽管无纺布孔径较气凝胶粒径大，但由于无纺布具有三维曲折微孔结构，使其表现出良好的过滤效率，在抽真空速度适当的情况下，可以过滤粒径比其孔径小很多的颗粒。
[0023]优选地，所述无纺布袋包括2?5层无纺布，如2层、3层、4层或5层等。
[0024]优选地，每层无纺布的厚度不大于40口111，如354111、3(^111、254111、2(^111、154111、1(^111、54111或Iym等。
[0025 ]优选地，所述无纺布由静电纺丝与纺粘、静电纺丝与熔喷、静电纺丝与湿法、纺粘、熔喷或湿法工艺中的任意一种制备得到。
[0026]所述阻气隔膜袋包括两个袋面，一个袋面为多层聚酯隔膜的复合膜，另一个袋面为铝箔和聚酯隔膜的复合膜。这样既实现了对气体最佳的阻挡又不至由于铝的引入增大热桥。所述多层是指至少为I层。所述铝箔和聚酯隔膜的复合膜中铝箔的层数可大于一层。
[0027]优选地，所述阻气隔膜袋任一袋面的厚度为0.05?Imm，如0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm或0.9mm等。阻气隔膜过厚，对真空隔热板的导热系数影响大。
[0028]优选地，所述真空隔热板内的真空度为-0.1MPa，此时的隔热效果最佳。
[0029]本发明的目的之二在于提供一种如上所述的真空隔热板的制作方法，所述制作方法包括如下步骤:
[0030](I)将S12气凝胶粉体和吸气剂制成预设尺寸的块体，作为芯材；
[0031](2)将芯材装入孔隙率大于70%，孔径为0.2?85μπι的纤维材质的过滤袋中，密封；
[0032](3)将装入芯材的过滤袋装入阻气隔膜袋中，抽真空并密封得到真空隔热板。
[0033]所述真空隔热板的制作方法，以纯S12气凝胶和吸气剂组成的块体作为芯材，不添加其它任何纤维及纤维毡类物质，并用过滤袋包裹芯材，最终将过滤袋包裹的芯材装入阻气隔膜袋中并对其内部抽真空密封而成。
[0034]步骤(I)所述S12气凝胶粉体和吸气剂经压制得到块体。所述压制在压机上进行。
[0035]优选地，所述压制的压强为1 ?50MPa，如 12MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa或48MPa等，所述压强为块体单位面积上承受的力。
[0036 ] 优选地，步骤(I)所述块体的厚度为5?I Omm，如6mm、7mm、8mm、9mm或9.5mm等。
[0037]优选地，步骤(I)所述块体中还含有粘结剂，所述粘结剂的质量为S12气凝胶质量的0?10%，如0%、1%、2%、3%、4%、5%、7%或9%等。
[0038]优选地，步骤(I)所述的Si02气凝胶粉体的粒径为0.05?5mm，如0.lmm、0.2mm、
0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm、3mm、4mm或 4.5mm 等。
[0039]优选地，步骤(I)所述Si02气凝胶粉体的孔隙直径小于50nm，如45nm、40nm、35nm、30nm、25nm、20nm、15nm、1nm 或 5歷等。
[0040]优选地，步骤(I)所述S12气凝胶粉体的气孔率大于90%，如91%、92