封闭多孔复合材料、隔热材料、隔音材料、其制造方法与流程
本公开涉及一种封闭多孔复合材料、隔热材料、隔音材料及其制造方法。
背景技术：
“衣食住行”是人类文明自诞生以来就需要面对和解决的头等大事。除了在热带以及希腊等少数地区，冬天的御寒问题一直困扰着人们。技术发展到今天，人类已经学会利用动物皮毛、棉花、羽绒等材料制造抵御严寒的服装，并且这些服装已经能够让人们长时间待在寒冷冬天的室外，但是这些服装都比较厚重。厚重的服装一方面阻碍了肢体的自由运动，另一方面也不能满足人们的审美要求。这第二个方面的缺点对于那些想在寒冷冬天展示自己身体美丽曲线的女士显得尤其突出。试想：如果“隔热新材料”得到广泛应用，冬季到高寒地带观雪景，男士就可以穿着“隔热新材料”制成的时装闲庭信步，女生可以穿着“隔热新材料”制成的霓裳尽情摆拍，那是一种什么样的体验？
技术实现要素：
本发明的实施例提供一种封闭多孔复合材料的制造方法，该方法包括：
1)准备混合物，所述混合物包括水分散型树脂30-70重量份、未膨胀的热膨胀微球10-300重量份、水50-550重量份，搅拌所述混合物；
2)准备一载体；
3)将步骤1所得混合物涂覆一层到所述载体上；
4)加热所述混合物和所述载体一定时间，在此过程中，所述未膨胀的热膨胀微球膨胀；
5)重复若干次步骤3-4，得到包括多层所述混合物的所述封闭多孔复合材料。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述步骤1中各组分含量为：水分散型树脂40-60重量份、未膨胀的热膨胀微球10-50重量份、水80-350重量份。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述步骤1中各组分含量为：水分散型树脂45-55重量份、未膨胀的热膨胀微球10-30重量份、水100-250重量份。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述未膨胀的热膨胀微球呈现中空的球形或类球形，外径10μm-40μm，壁厚1μm-10μm，所述壁包括热塑型或热固型高分子材料。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述水分散型树脂包括2种不同的水性聚氨脂，其中一种重量份为1-25；另一种重量份为49-25。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述2种不同的水性聚氨脂分别为第一阴离子型脂肪族聚酯聚氨酯和第二阴离子型脂肪族聚酯聚氨酯，其中所述第一阴离子型脂肪族聚酯聚氨酯的重量份为10-20，优选为15；所述第二阴离子型脂肪族聚酯聚氨酯的重量份为40-30，优选为35。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述步骤1的混合物还包括消泡剂0-1重量份、固化剂0-10重量份、增稠剂0-10重量份、防霉剂0-5重量份、润湿流平剂0-2重量份、手感剂0-5重量份、水性色浆0-20重量份中的至少一种；优选的，所述步骤1的混合物还包括消泡剂0.1-1重量份、固化剂0.1-10重量份、增稠剂0.1-10重量份、防霉剂0.1-5重量份、润湿流平剂0.1-2重量份、手感剂0.1-5重量份、水性色浆0.1-20重量份中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述步骤4中加热所述载体至100-180℃，加热时间10-300秒；优选加热所述载体至120-160℃，加热时间60-120秒；优选加热所述载体至130-150℃，加热时间60-90秒；优选加热所述载体至140-150℃，加热时间60-80秒。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述水分散型树脂包括水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯改性丙烯酸树脂、丁氰乳液、氯丁乳液、聚醋酸乙烯酯乳液中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述固化剂包括聚碳化二亚胺、聚异氰酸酯、封闭型聚异氰酸酯、氮丙啶、氨基树脂中的至少一种；所述消泡剂为有机硅型消泡剂；所述润湿流平剂为有机硅型润湿流平剂；所述手感剂包括高分子量有机硅、蜡粉、蜡乳液、气相或沉淀法二氧化硅及其分散液中的至少一种；所述防霉剂包括有机或无机类水分散型防霉剂；所述增稠剂包括聚氨酯缔合型、丙烯酸碱溶胀型、纤维素类增稠剂、无机类增稠剂中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述载体包括机织布、无纺布、皮革、软质薄膜中的一种或多种。
根据本发明的一种实施方式，例如，步骤4中膨胀后的热膨胀微球尺寸与步骤1中未膨胀的热膨胀微球尺寸之比为2-10。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述方法制备得到的所述封闭多孔复合材料包括多个封闭空腔和将所述多个封闭空腔彼此隔开的聚合物壁，所述封闭空腔的尺寸范围为20-800μm，优选为50-300μm，进一步优选为60-200μm，进一步优选为80-120μm，所述封闭空腔总体积与所述聚合物壁的总体积之比大于3，优选大于3.33，优选大于16，优选大于33，优选大于83，优选大于166，优选大于333，优选大于417，优选大于556，优选大于833，优选大于1667。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述方法制备得到的所述封闭多孔复合材料为隔热材料，所述隔热材料包括多个封闭空腔和将所述多个封闭空腔彼此隔开的聚合物壁，当所述隔热材料的厚度为1mm时，所述隔热材料的克罗值≥0.20，或者≥0.40，或者≥0.50，或者≥0.60，或者≥1.0，或者≥1.5。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述方法制备得到的所述封闭多孔复合材料由多个封闭空腔和将所述多个封闭空腔彼此隔开的聚合物壁组成，所述封闭空腔的尺寸范围为20-800μm，优选为50-300μm，进一步优选为60-200μm，进一步优选为80-120μm，所述封闭多孔复合材料的密度为5kg/m3-300kg/m3，优选10kg/m3-200kg/m3，优选20kg/m3-150kg/m3，优选30kg/m3-100kg/m3，优选40kg/m3-90kg/m3，优选50kg/m3-80kg/m3，优选60kg/m3-80kg/m3。
本发明的实施例提供一种封闭多孔复合材料，所述封闭多孔复合材料包括多个封闭空腔和将所述多个封闭空腔彼此隔开的聚合物壁，所述封闭空腔的尺寸范围为20-800μm，优选为50-300μm，进一步优选为60-200μm，进一步优选为80-120μm，所述封闭空腔总体积与所述聚合物壁的总体积之比大于3，优选大于3.33，优选大于16，优选大于33，优选大于83，优选大于166，优选大于333，优选大于417，优选大于556，优选大于833，优选大于1667。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述封闭多孔复合材料由多个封闭空腔和将所述多个封闭空腔彼此隔开的聚合物壁组成。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述聚合物壁在朝向所述封闭空腔的内侧包括热塑型或热固型高分子材料、所述聚合物壁在朝向所述封闭空腔的外侧包括水分散型树脂。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述聚合物壁的厚度为0.01-5μm，优选为0.02-2μm，进一步优选为0.03-1.0μm，进一步优选为0.04-0.8μm，进一步优选为0.05-0.6μm，进一步优选为0.1-0.5μm。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述封闭空腔的形状包括球形、类球形和不规则形状。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述封闭空腔由未膨胀的热膨胀微球直径膨胀2-10倍而得到。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述封闭多孔复合材料为隔热材料；当所述隔热材料厚度在0.2mm-3.0mm时，所述隔热材料的克罗值为0.1-3.0。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述聚合物壁包括三层结构，所述三层结构包括两个外层以及夹在所述两个外层之间的中间层，其中所述两个外层的材料相同，且所述两个外层的材料不同于夹在所述两个外层之间的所述中间层的材料。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述载体包括机织布、无纺布、皮革、软质薄膜中的一种或多种。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述封闭多孔复合材料包括载体和附着在所述载体之上的隔热层，所述载体厚度为0.1-5.0mm，所述隔热层厚度为0.2-10mm。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述封闭多孔复合材料的所述载体的两个表面各附着一个隔热层，所述载体厚度为0.1-5.0mm，所述任一个隔热层厚度为0.2-10mm。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述封闭多孔复合材料包括外层的两层载体和夹在所述两层载体之间的所述隔热层，所述两层载体中任意一层载体的厚度为0.1-5.0mm，所述隔热层厚度为0.2-10mm。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述封闭多孔复合材料包括一层载体和附着在所述载体之上的所述隔热层，所述隔热层具有2层以上的多层结构；优选地，所述隔热层中与所述载体直接接触的层称为底层隔热层，距离所述载体最远的层称为面层隔热层，位于所述底层隔热层和所述面层隔热层之间的层称为中间层隔热层，所述底层隔热层中的所述热膨胀微球含量大于所述面层隔热层和所述中间层隔热层中的所述热膨胀微球含量。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述底层隔热层包括一种水分散型树脂，所述面层隔热层包括至少两种不同的水分散型树脂。
根据本发明的一种实施方式，例如，不同隔热层中所采用的未膨胀的热膨胀微球可以相同，也可以不同。
根据本发明的一种实施方式，例如，多个所述封闭多孔复合材料通过粘合剂粘合在一起成为一个整体，或者一个或多个所述封闭多孔复合材料通过粘合剂与其他材料粘合在一起成为一个整体，单次所述粘合需要所述粘合剂的量为10g/m2-25g/m2；优选地，所述粘合剂选自pur湿气反应型粘合剂、热熔胶、水分散型粘合剂和溶剂型粘合剂中的至少一种。
本发明的实施例提供一种隔热材料，所述隔热材料包括多个封闭空腔和将所述多个封闭空腔彼此隔开的聚合物壁，当所述隔热材料的厚度为1mm时，所述隔热材料的克罗值≥0.20，或者≥0.40，或者≥0.50，或者≥0.60，或者≥1.0，或者≥1.5。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述隔热材料由多个封闭空腔和将所述多个封闭空腔彼此隔开的聚合物壁组成。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述封闭空腔的尺寸范围为20-800μm，优选为50-300μm，进一步优选为60-200μm，进一步优选为80-120μm。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述聚合物壁的厚度为0.01-5μm，优选为0.02-2μm，进一步优选为0.03-1.0μm，进一步优选为0.04-0.8μm，进一步优选为0.05-0.6μm，进一步优选为0.1-0.5μm。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述聚合物壁包括三层结构，其中两个外层的材料相同，且所述两个外层的材料不同于夹在所述两个外层之间的中间层的材料。
本发明的实施例提供一种封闭多孔复合材料，所述封闭多孔复合材料包括多个封闭空腔和将所述多个封闭空腔彼此隔开的聚合物壁，所述封闭空腔的尺寸范围为20-800μm，优选为50-300μm，进一步优选为60-200μm，进一步优选为80-120μm，所述封闭多孔复合材料的密度为5kg/m3-300kg/m3，优选10kg/m3-200kg/m3，优选20kg/m3-150kg/m3，优选30kg/m3-100kg/m3，优选40kg/m3-90kg/m3，优选50kg/m3-80kg/m3，优选60kg/m3-80kg/m3。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述封闭多孔复合材料由多个封闭空腔和将所述多个封闭空腔彼此隔开的聚合物壁组成。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述聚合物壁的厚度为0.01-5μm，优选为0.02-2μm，进一步优选为0.03-1.0μm，进一步优选为0.04-0.8μm，进一步优选为0.05-0.6μm，进一步优选为0.1-0.5μm。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述聚合物壁包括三层结构，其中两个外层的材料相同，且所述两个外层的材料不同于夹在所述两个外层之间的中间层的材料。
本发明的实施例提供一种隔音材料，所述隔音材料包括如前所述的封闭多孔复合材料。
本发明的实施例提供一种吸音材料，所述吸音材料包括如前所述的封闭多孔复合材料。
本发明的实施例提供一种服装，所述服装包括如前所述的封闭多孔复合材料，或者所述服装包括如前所述的隔热材料。
根据本发明的一种实施方式，例如，所述服装还包括面料和里布，其中所述封闭多孔复合材料或者所述隔热材料设置在所述面料和所述里布之间。
本发明的实施例提供一种帐篷，所述帐篷包括如前所述的封闭多孔复合材料，或者所述帐篷包括如前所述的隔热材料。
本发明的实施例提供一种睡袋，所述睡袋包括如前所述的封闭多孔复合材料，或者所述睡袋包括如前所述的隔热材料。
本发明的实施例提供一种鞋，所述鞋的鞋面包括如前所述的封闭多孔复合材料，或者所述鞋面包括如前所述的隔热材料。
本发明的实施例提供一种墙纸，所述墙纸包括如前所述的封闭多孔复合材料，或者所述墙纸包括如前所述的隔热材料。
本发明的实施例提供一种车厢，所述车厢包括如前所述的封闭多孔复合材料，或者所述车厢包括如前所述的隔热材料。
本发明的实施例提供一种飞机客舱，所述飞机客舱包括如前所述的封闭多孔复合材料，或者所述飞机客舱包括如前所述的隔热材料。
本发明的实施例提供一种冰箱，所述冰箱包括如前所述的封闭多孔复合材料，或者所述冰箱包括如前所述的隔热材料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为本发明实施例中使用的膨胀前的热膨胀微球显微镜照片；
图2为本发明实施例中使用的膨胀前的单个热膨胀微球透射电子显微镜(tem)照片；
图3为本发明一实施例获得的最终产品的显微镜照片，由照片可见大部分膨胀后的热膨胀微球呈规则球形或类球形；
图4为本发明一实施例获得的最终产品的扫描电镜照片；
图5为本发明一实施例获得的最终产品的扫描电镜照片；
图6为本发明一实施例获得的最终产品的扫描电镜照片；
图7为本发明一实施例获得的最终产品的扫描电镜照片；
图8为本发明一实施例获得的最终产品的电子计算机断层扫描照片；
图9为本发明一实施例获得的最终产品的电子计算机断层扫描照片；
图10为本发明一实施例获得的最终产品的电子计算机断层扫描照片；
图11-图17为通过sem测得本发明实施例获得的最终产品中微球球壁的厚度。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。除非特别说明，本发明所称“份”指重量份。
人是恒温动物，人体本身就是一个不断产生热量的热源。这些不断产生的热量需要不断地释放。在气温较高的夏天，人体热量释放得较慢，我们就会感到热；而在寒冷的冬天，人体热量释放得较快，我们就会感到冷。当人们感觉到冷的时候，根据生活经验，人们一般会选择增添衣服或者换更厚的衣服。然而，为何穿增添衣服或者换更厚的衣服就能保暖呢？这需要从热量流失的主要途径来考虑。一般而言，热量主要通过三种途径流失：热传导、热对流和热辐射。热辐射是指一切温度高于绝对零度的物体都不断地向周围空间辐射电磁波，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。增添衣服或者换更厚的衣服对于热辐射的影响较小，主要是通过影响热传导和热对流来达到保暖的目的。对于保暖衣物而言，热传导就是较热的人体将热量传递给与人体相接触的衣物，最终热量将通过衣物散发到寒冷的大气中；而热对流则是人体表面的空气受热后与周围寒冷的空气发生交换而散发热量。那么，要提高衣物的保暖性能，一方面要尽量选择热传导系数低的材料制造衣物，另一方面要尽量减少人体表面的空气与周围寒冷大气发生交换的机会。
在目前已知的材料中，静止的空气热传导率是最低的。因此，保暖衣物一般都选择蓬松的材料作为保暖材料，例如棉花、羽绒等。这些蓬松的材料中都携裹了大量的空气，因而与其他致密的材料相比具有更好的保暖效果。但是，这些已知的保暖材料的保暖性能依然不够好，以至于要达到抵御冬天寒冷的保暖效果，需要把衣服做得较厚，于是带来前述各种缺点(阻碍肢体的自由运动，不能满足人们的审美要求)。
本文要提供一种保暖材料，这种材料主要利用非传统保暖材料的有机材料，在携裹尽可能多的空气、防止其携裹的空气与外界空气之间流通两个方面都能大大超过传统的保暖材料。根据空气静止隔热原理：在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸越大，导热系数越大；互相连通型的孔隙比封闭型孔隙的导热系数高，封闭孔隙率越高，则导热系数越低。同时，由于具有上述特点，这种材料不但能用于保暖、隔热，还能广泛地用在其它领域，例如隔音和吸音。
帐篷是户外运动必备的装备，隔热和保暖是始终困扰全球帐篷企业的技术难关。本文的封闭多孔复合材料(将该封闭多孔复合材料用于隔热，则为隔热材料)研发成功，使帐篷不仅轻便，而且夏天凉爽，冬天温暖。
户外运动服装因环境、气候因素和运动汗水排出，传统服装受潮后保暖率大弧度下降，特别是羽绒服，受潮后没有保暖能力。以下对本文的隔热材料进行了受潮保暖测试。测试采用第三方：京检颐和(北京)产品质量监督检测中心依据gb/t11048-2008a法，检验及判断，检验编号：nb201804008的检测报告记录：标样测试常规克罗值、称重记录数值，再把标样放到装有自来水的盆中浸泡3分钟完全湿透，取出放在阴凉处30分钟没有水滴滴出为止，手感标样潮湿，称重：含水率10％。再次测试克罗值与前次比较，克罗值下降3.6％。说明本文提供的隔热材料受潮条件下还能保暖。户外运动爱好者使用本文提供的隔热材料制作的服装和装备，户外探险更安全，挑战极限更加有信心。
把本文的隔热材料放进-40℃的冷冻柜里速冻30分钟，之后取出进行测试对比，本文的隔热材料在厚度、手感、外观没有任何改变。试想，有些装备在户外停放和使用需要隔热和保暖，使用本文的隔热材料制作的保护装置，比目前使用的材料更轻、更薄、隔热保暖更加有效。
汽车停放在户外长时间曝晒，车厢内气温极高。打开车门一瞬间，热浪扑面，座椅滚烫，车子有效使用期缩短。只要在车厢顶棚、周围的装饰面和车体钢板之间使用隔热新材料，同比车内气温可下降15℃-25℃。同时，本文的隔热材料产生的热阻，不管是冬天还是夏天，能使车里空调使用强度下降，大大减少油耗还能起到隔音的作用。
合脚、透气、轻便和受潮还能保暖，是理想冬季鞋材的最优选择。本文的隔热材料的应用，将助推全球鞋业设计、制造者实现技术创新的梦想，给消费者冬季脚部保暖和穿着时尚带来全新的体验和更多的选择。
对音响爱好者，本公开的隔热材料将带来全新体验。使用本公开隔热材料的房间，隔音和吸音效果将大幅提升。同时大幅降低噪音，增强保暖效果，使人们居住生活更加舒适。
目前，我们使用的冰箱，厚厚的隔热层，使冰箱臃肿而笨重。本公开的隔热材料的诞生，可以让冰箱隔热层厚度降低60％，冰箱储存空间将变得更大。采用新材料生产的冰箱，将一改又笨又重的形象。
窃听一般是通过捕捉声音对窗户玻璃震动来实现。如果使用本公开的隔热材料制成窗帘，不但防窃听，还能隔热和保暖。
本文的隔热材料在冬季手套上的使用，不但保暖，手指的运动更加灵活，工作效率更高。
下面结合实施例进一步说明本公开的技术方案。
本公开中采用如下测试方法。
温度差测试(温度差越大表示隔热性能越好)：
采用仪器设备包括温州汉邦电子有限公司生产的汉邦牌hp-2020恒温加热台、源恒通yht309四通道温度表、台湾泰仕tes表面接触式网状探头tp-k03。
测试方法包括：把加热台温度设定在60℃，隔热材料面积长5cm、宽3cm的样品摆放在加热台上。测试过程中，加热台始终恒温，隔热材料的一端使用物体压住防止移动，一直到测试结束。
一支探头直接接触加热台表面，另一支探头接触加热台上隔热材料的表面，两支探头之间的间距2cm。双手平稳扶住探头手柄，源恒通yht309四通道温度表显示两组温度值稳定不变10秒，分别记录加热台、隔热材料表面温度和测试时间。每隔15分钟测试一次，一共测试4次。
把加热台四次表面温度相加，减去隔热材料表面四次温度相加的值，即为温度差。
克罗值测试：
由第三方：国家纺织制品质量监督检验中心和京检颐和(北京)产品质量监督检验检测中心参照gb/t11048-2008a法进行。
克罗值的定义：一个安静坐着或从事轻度脑力劳动的人(代谢产热量为209.2kj/m2·h)，在室温21℃，相对湿度小于50％，风速不超过0.l米秒的环境中感觉舒适时，所穿衣服的热阻值为1克罗。
本文使用商品的组成如下。水分散型树脂leasys3458：一种阴离子型水性聚氨酯水性分散体(脂肪族)，固含量约50wt％；水分散型树脂impranildls：一种阴离子型脂肪族聚酯聚氨酯水性分散体，固含量约50wt％；impranil1537：一种阴离子型脂肪族聚酯聚氨酯水性分散体，固含量约60wt％；热膨胀性微球expancel043du80：是一种微小的球状塑料颗粒，微球由一种聚合物壳体和它包裹着的气体(在一定条件下该气体可以膨胀)组成，当加热时，气体的内压增大，热塑性壳体变软，造成微球的体积增大，气体仍在球内；消泡剂byk093：一种分散在聚乙二醇中的聚硅氧烷和疏水固体的混合物；润湿剂byk348：一种聚醚改性硅氧烷，不挥发份>96wt％；增稠剂lyoprintptf：一种丙烯酸类聚合物分散体；水性色浆nv6800：一种固含量约为40wt％的水性分散体。
实施例1-4热膨胀性微球添加量的影响
按照下面的配方准备各种组分：
需要说明的是，本申请权利要求中水分散型树脂的重量份指的是干重，而实施例中使用的水分散型树脂是含水的水性分散体，因此需要根据其固含量进行换算。反应体系中的水主要来自加入的去离子水、水分散型树脂中的水分以及水性色浆中的水分；而对于热膨胀性微球、消泡剂、润湿剂、增稠剂，要么其中水含量非常少，要么由于本身用量很少，其对反应体系中水的总量影响可以忽略。换算之后的配方为：水分散型树脂leasys3458，干重50g；热膨胀性微球expancel043du80，40g；去离子水，300g+50g(来自水分散型树脂leasys3458)+12g(来自水性色浆nv6800)＝362g；消泡剂byk093，0.3g；润湿剂byk348，1g；增稠剂lyoprintptf，1g；水性色浆nv6800，干重8g。以下各实施例都可以按照同样的方式换算，不再重复。
在高速搅拌机搅拌下，将上述各组分依次加入到搅拌釜中，搅拌速度为1000-1500转每分钟。所有组分投料后，再搅拌0.5-1小时。涂层施工前可以选择性的加入架桥剂，所述架桥剂例如可以包括聚碳化二亚胺、聚异氰酸酯、封闭型聚异氰酸酯、氮丙啶、氨基树脂。
以上配方在0.28mm厚度的基布上施工，上胶量(湿重)65g/m2，在140℃的烘箱中烘烤1分钟。涂层样品厚度0.52mm。其中leasys3458是一种水分散型树脂的商品名，expancel043du80是热膨胀性微球的商品名，byk093是消泡剂的商品名，byk348是润湿剂的商品名，lyoprintptf是增稠剂的商品名，nv6800是水性色浆的商品名，需要说明的是，上述具体物质仅是为了举例说明，而不是对本发明的限制。上述组分中，最关键的组分是水分散型树脂和处于未膨胀状态的热膨胀性微球，而其他组分都是可以根据具体应用场景省略的。在加热过程中，处于未膨胀状态的热膨胀性微球会膨胀，其体积膨胀2-50倍，同时水被蒸发掉，最终形成包含多个(数量非常大)封闭球形、类球形或(微球膨胀过程中相互挤压而形成的)不规则形状的封闭空腔叠加的多独立空间结构产品，这种叠加多独立空间结构产品包括大量封闭空腔和将所述大量封闭空腔彼此隔开的聚合物壁，所述聚合物壁在朝向所述封闭空腔的内侧包括热塑型或热固型高分子材料(即来自热膨胀微球的材料)、所述聚合物壁在朝向所述封闭空腔的外侧包括水分散型树脂(即来自所述水分散型树脂的材料)。在大多数情况下，热膨胀微球充分膨胀，相邻的微球壁彼此相互接触，从而形成三明治结构的聚合物壁，所述聚合物壁的两个外层的材料相同(都来自热膨胀微球)，且所述两个外层的材料不同于夹在所述两个外层之间的中间层的材料(来自水分散型树脂)。
实施例2-4的操作与实施例1相同，但调整了热膨胀性微球的含量。实施例1-4的配方列于下表：
表1实施例1-4的配方(单位：g)及性能表征
1“涂层样品厚度”为附着在所述基布上的干燥涂层的厚度，下同；
2由于温度差近似与涂层样品厚度成正比，将涂层样品厚度归一化为1mm计算得到“归一化温度差”；需要说明的是，本文所有实施例中讨论材料的隔热性能(包括“温度差”、“归一化温度差”、以及后面的“克罗值”、“归一化克罗值”)，都忽略了基布(载体)对隔热性能的影响，这是因为基布涤纶纤维导热性强，对隔热的贡献很小，例如在实施例1-24中用到的0.28mm厚的基布，在同样试验条件下测量所得的温度差小于0.8℃，而实施例25中用到的0.15mm厚的基布，在同样试验条件下测量所得的温度差小于0.2℃。此温差来自基布纱线蓬松储存的空气的隔热作用。基布涂层后，纱线与纱线之间的空间已经被膨胀微球填满，基材储存空气的已经不存在，基布的隔热作用对最终产品隔热性能的影响也就可以忽略了。
从理论上讲，热膨胀性微球用量越大、涂层厚度越厚、涂层中封闭空腔体积所占比例就越大，同时涂层温度差也越大，热阻性越好。但是热膨胀性微球用量大会带来一个问题，就是会影响干燥涂层的附着力，所以实施例1的归一化温度差(“归一化温度差”体现的是相同涂层样品厚度下的隔热性能，因而比“温度差”更能体现隔热性能的好坏)反而不如实施例2高。对比实施例2、3、4的实验结果是：在同样的涂层量(湿重)情况下，微球含量越高，温度差越大(隔热性能越好)。水分散型树脂leasys3458对微球的包裹力较一般，当热膨胀性微球的用量超过水分散型树脂包裹能力的极限时，微球用量越大，涂层牢度越差，表面粉化越严重(关于涂层牢度的评价，按照以下顺序从左到右越来越好：差->较差->较好->好，对于服装类的产品，涂层牢度较好或者好即可满足要求，而对于其他应用，例如建筑墙体保温材料，则涂层牢度较差、甚至差的情况下也可满足应用条件)。仅从“归一化温度差”这一数据来看，微球用量为10g、20g、30g都获得了不错的隔热性能。
实施例5-7不同的水分散型树脂对涂层牢度的影响
实施例5-7的制备过程与实施例1相同，但调整了水分散型树脂的种类和配比。实施例5-7的配方列于下表：
表2实施例5-7的配方(单位：g)及性能表征
与单独采用一种水分散型树脂leasys3458(实施例5)相比，采用两种水分散型树脂impranildls和impranil1537混合的配方(实施例6)对微球的包裹力有明显提高，涂层牢度增强。由于涂层牢度增强，所以样品成型后膨胀微球基本没有脱落，进而使实施例6制得样品温度差明显大于实施例5制得的样品。同时，对比实施例6和7也可以发现，在其他条件相同或相差不大的情况下，微球含量越高，样品的涂层厚度越高，温度差越大，因而热阻(隔热)性能越好。
实施例8-12水添加量的不同对热阻的影响及隔热材料的组成和结构
实施例8-12的制备过程与实施例1相同，但调整了水的用量。实施例8-12的配方列于下表：
表3实施例8-12的配方(单位：g)及性能表征
*由于温度差近似与涂层样品厚度成正比，将涂层样品厚度归一化为1mm计算得到“归一化温度差”。
对比实施例8-12的结果。组成上来看，除了水和增稠剂用量不同外，其他组分用量相同、涂层量(湿重)相同、烘烤条件也相同。水的用量由实施例8到实施例12逐次减少，因而增稠剂的用量也相应减少；实施例11和12没有额外加水，并且实施例12的热膨胀微球用量是实施例11的2倍。比较实施例8-11的结果可以看到，在相同涂层量(湿重)的情况下，涂层样品厚度(即干燥后除基布外的产品厚度)先是增加，然后减小(实施例8、9、10依次增加，到实施例11减小)，温度差呈现与涂层样品厚度相同的趋势。实施例8、9、10依次增加是很好理解的，水用量减小，干组分相对比例增加，那么在相同涂层量(湿重)的情况下最终涂层样品厚度增加、温度差增加、隔热效果增强。但实施例11与实施例10相比，在水量进一步减小的情况下，最终涂层样品厚度减小、温度差也变小，这则与上述推理相悖。要理解这一情况，需要考察水在上述方案中到底起什么作用。上述组分中最主要的2种组分是水分散型树脂和热膨胀性微球，而水的作用则仅次之。热膨胀微球的作用在于，当其加热膨胀后，形成大量封闭空腔，微球膨胀过程中对水分散型树脂体积进行拉伸，降低热膨胀微球和水分散型树脂体积的密度，提高隔热性；但是光有热膨胀微球还不够，还需要将微球粘合形成一个有一定机械强度的整体(例如形成有一定厚度的平层)，才能够用于一些具体的应用场景(例如用于服装隔热层，或者建筑内墙的隔热层)。而水分散型树脂就是起这个作用的。水的作用主要有两个：一是稀释水分散型树脂，减小水分散型树脂对膨胀过程中的热膨胀微球的束缚，使得热膨胀微球更加自由、充分地膨胀；二是减小水分散型树脂的固含量，阻遏因水分散型树脂高导热性带来热阻的下降。那么可以设想，完全不额外加水(因而只有来自水分散型树脂和色浆中的少量水)可能会带来两个问题：一是热膨胀微球在膨胀过程中过多地受到水分散型树脂的黏附、阻碍，无法充分、自由地膨胀，微球膨胀受阻而对水分散型树脂拉伸、分散的能力下降，不能使微球空腔最大化，因而无法充分地发挥微球隔热的作用；二是水分散型树脂高导热性造成隔热能力下降:因为水用得少，那么水分散型树脂的用量势必要增加，而水分散型树脂的导热系数较高，其用量提升必然导致导热性能升高，也即隔热性能下降。考虑到上述因素，实施例11的情况就比较好理解了。由于实施例11完全不额外加水，部分微球受到水分散型树脂过大的束缚，拥挤在一起而不能充分膨胀，水分散型树脂含量高使得隔热性能下降，所以在相同涂层量(湿重)情况下，最终涂层样品厚度反而变小，温度差也变小。
从实施例8-12的“归一化温度差”这一数据来看，在其它条件相同或类似的情况下，额外加水的用量为200g和300g时，隔热效果最好。一般每100重量份水分散型树脂(湿重)额外加水的用量在150-350重量份是较佳的选择。
进一步考察产品的结构和组成。如图1所示是本发明实施例中使用的膨胀前的热膨胀微球显微镜照片。本发明实施例中采用的热膨胀微球是expancel043du80，其平均粒径大约是16-24μm，其球壁材料为热塑型或热固型高分子材料，加热后可膨胀，直径增加至原直径的2-10倍。单个的热膨胀微球形状可参见图2。由图1可见，膨胀前的热膨胀微球呈现规则的球形或类球形颗粒状。由图2可见，单个微球呈现接近球形的椭球状，其长轴(外径)长度为24.2μm，短轴(外径)长度为22.6μm，壁厚约5μm。需要说明的是，如果选用其他材料或尺寸的热膨胀微球，则相关结构、材料会发生变化，但这些内容(微球的具体材料、结构)不应当理解为对本发明保护范围的限制。
实施例10最终获得产品的显微镜照片展示在附图3中。由附图3的照片可见大部分膨胀后的热膨胀微球呈规则球形或类球形，在部分区域，由于微球之间相互挤压较严重，膨胀后的微球可能呈现不规则外形。为方便描述起见，对于规则的球形，本文所述“尺寸”是指其直径；对于类球形或不规则的形状，本文所述“尺寸”是指与该类球形或不规则形状体积相同的球形的直径。附图3与附图1相比，可知加热膨胀后，微球体积增大了若干倍，其球壁变薄而至于透明。
实施例13-17不同烘烤温度对结果的影响
实施例13-17的制备过程与实施例1相同，但调整了烘烤的温度。实施例13-17的配方列于下表：
表4实施例13-17的配方(单位：g)及性能表征
由上表结果可知，在配方一致和涂层量(湿重)一致的前提下，涂层厚度和隔热表现(温度差)和烘烤温度有关系。温度越低，涂层干膜厚度越低，保温性越差(热膨胀微球膨胀不充分)；温度高到140-150℃时，涂层厚度和温度差最高，最佳施工温度是140℃-150℃。需要说明的是，这个最佳温度范围与烘烤设备和使用的热膨胀微球的组成和结构有关系，本实施例采用的热膨胀微球是expancel043du80，如果使用其他不同的烘烤设备和/或热膨胀微球，则最佳施工温度范围可能会发生变化。
实施例17最终获得产品的扫描电镜照片展示在附图4-7中。其中图4是直接获得产品的sem照片，图5是进一步放大的产品的sem照片；图6是切开的产品的sem照片，图7是进一步放大的切开的产品的sem照片。由图4-5可见，大部分膨胀后的热膨胀微球直径在100μm左右(注意图右下角的标尺是指整个标尺的长度，以图4为例，从最左边的白色标线到最右侧的白色标线代表500μm，因而相邻的两个白色标线之间的距离是50μm；图4左上部可见的纤维状物是基材中的纤维，不属于隔热材料；由于基布使用的涤纶纱线，导热性强，为获得较好的隔热效果，微球膨胀后应全面覆盖基布)。膨胀微球的尺寸受诸多因素影响，例如膨胀微球的组成、结构，膨胀过程的加热温度和时间，各组分的配比等。另外，膨胀后的微球尺寸还受到很多随机因素的影响，例如，个别位置受热不够导致微球未能充分膨胀、个别位置过度受热导致微球过度膨胀、个别微球由于结构瑕疵(例如内部气体泄露等)完全未膨胀。因此，即使是发泡良好的材料中也存在个别尺寸特别大或者特别小的微球，例如由图4可见，绝大部分微球尺寸都分布在50μm-150μm区间，但也有个别微球小至20μm左右，个别微球大至250μm以上。由图4-6可见，膨胀后的微球紧密聚集在一起，由于微球之间通过水分散型树脂粘合在一起，可以推断微球之间的空间大部分也都是封闭的。从图4和图5可见极少数破裂的热膨胀微球(例如，图4左下角及图5右下角)。在理想情况下，每一个热膨胀微球都充分膨胀且不破裂(从而保证内部空间封闭)。但是在加热过程中有一些不可控因素，例如局部过热或者个别微球存在瑕疵。但是，这种个别微球破裂并不对最终产品的隔热性能造成根本的影响，理由至少有以下两点：1)破裂的微球占比相当小，从图4来看应该还不到1％；2)即使个别微球破裂了，由于周边大量其他微球过度拥挤，将该破裂微球的内部空间重新又封闭起来。因此，实际上在本公开的实施例中制造封闭多孔复合材料的过程中，只要加热温度不过高、时间不过长，保证绝大部分或者大部分微球不破裂，就可以获得较好的隔热效果。此外需要声明，实施例17的产品sem照片只是举例说明本公开的实现过程，不能理解为本发明的限制。改变热膨胀微球的材料和组成、膨胀过程的加热温度和时间、各组分的配比等因素，那么最终获得产品中微球的尺寸和形态都可能改变。
如图4、图5所示，sem照片只能展现最终产品的表面形态。如果要了解最终产品内部的结构，只能将产品切开，如图6、图7所示。从图6、图7可见，大量的微球膨胀后拥挤在一起，几乎占据了整个空间。每一个微球内部空间都是封闭的，因此微球内部的空气是不流通的。而由于大量微球拥挤在一起，微球之间的空间实际上也大部分都是封闭的，因此最终产品中，几乎所有空气都是处在闭合空间，不能自由流动，消除了空气运动对于热能的传导和空气对流导致的热量丧失。但是将产品切开之后再观测其形态存在一个问题，就是切开过程中的机械力会使得微球的横切面发生形变，因横切面的微球形状与实际产品内部的微球形状相比，发生了变化。为了展现在自然状态下最终产品内部微球的形态，发明人进一步利用电子计算机断层扫描(computedtomography，ct)的方法，得到了实施例17的产品内部的形态，如图8-10所示。图8、图9、图10是对实施例17的产品内部不同位置进行的无损检测，因此反映的是最终产品自然状态下的内部结构。由图8-10可见，大部分微球都呈现椭球状，其中挤压严重的位置则呈不规则外形，几乎所有空间都被膨胀后的微球挤满。图10挑选了两个膨胀后的微球，对其尺寸进行了准确测量，得到两个微球短轴尺寸分别为63.94μm(左上)和54.53μm(中间位置)。对应的长轴尺寸应该都在100μm-200μm之间，图10可见的微球尺寸大多在此量级，当然也有个别较大的微球尺寸达300μm-500μm，个别较小的微球尺寸在20μm-30μm。需要说明的是，如果选择未膨胀的热膨胀性微球的粒径不同于expancel043du80，最终膨胀后微球的直径也会有较大的不同。
实施例18多层施工工艺制造多层隔热材料
基层采用为0.28mm厚度、密度为68.5g/m2的基布，在基布上先涂覆一层底涂混合物，根据expancel043du80设定的未能膨胀的温度内烘干后，再在已干燥的底涂混合物之上涂覆一层面涂混合物。底涂混合物、面涂混合物配方如下：
底涂配方中各组份比例：
面涂配方中各组份比例：
参照实施例1的操作方式，在高速搅拌机剪切作用下，分别按照上述配方将各种成份依次加入到混料釜中，所有物质投料后再搅拌0.5-1小时，分别得到底涂混合物和面涂混合物。施工前可以选择性的加入架桥剂。
底涂配方在厚度0.28mm、密度为68.5g/m2基布上施工，上胶量(湿重)65±5gg/m2，在100℃的烘箱中烘烤1分钟。干燥后(得到底层隔热层)，在底涂基础上施工面涂，上胶量(湿重)130g±5g/m2，在140℃的烘箱中烘烤1分钟(得到面层隔热层)。基布与涂层样品总厚度0.9mm，温度差10.5℃，涂层牢度很好，表面无粉化，两涂施工可以增加涂层厚度和克罗值。由于涂层牢度主要取决于面涂，那么底层隔热层的牢度就可以降低要求，而主要考虑提高其隔热性能，从而底层隔热层中可以增加热膨胀微球的用量或者选择不同规格的未膨胀热膨胀微球，并且可以只使用一种水分散性树脂。
实施例19-24生产线测试结果
实施例19-24的混合物料制备过程与实施例1相同，但19-24实施例的涂层设备与之前的设备完全不同，具有工业生产线的近似性，其涂层的样品可以测试克罗值(克罗值测试样品国家纺织质量监督检验中心测试仪器需要60cm*60cm的面积大小)。实施例19-24的配方列于下表：
表5实施例19-24的配方(单位：g)及性能表征
注1：实施例19-24的克罗值测试由：国家纺织制品质量监督检验中心提供检测。实施例19的测试报告编号(no)：ba18001207-3；实施例20的测试报告编号(no)：ba18001207-1；实施例21的测试报告编号(no)：ba18001207-2；实施例22的测试报告编号(no)：ba18001308-3；实施例23的测试编号(no)：ba18001308-1；实施例24的测试报告编号(no)：ba18001308-2；
注2：由于克罗值近似与涂层样品厚度成正比，将涂层样品厚度归一化为1mm计算得到“归一化克罗值”。
注3：涂层密度的计算方法是，将包括基布和涂层在内的产品总质量减去基布重量，得到涂层质量；将包括基布和涂层在内的产品总体积减去基布体积，得到涂层体积；将涂层质量除以涂层体积，得到涂层密度。
实验室小样涂层与近似生产线的涂层设备有以下不同：实验室小样涂层只能涂出a4纸张大小的面积，烘烤是箱式烘箱，近似生产线(也称“中试”)烘箱可以上下鼓风；生产线是连续化生产，张力、涂布量控制更加均匀，生产出的样品尺寸也大，可以进行专业仪器热阻测试。生产线测试是为了验证本文的方案在实际生产产品时候的表现，更能够体现本文方案的实际应用价值。
验证了配方在生产线测试的表现，牢度和实验条件不一样；即使同在150℃，风量不同(生产线的加热原理是用风机，把高热量的高温蒸汽或者导热油加热的热空气，吹到样品表面来加热涂层，所以在同样温度下风量和加热的能量直接相关，加热能量又会影响微球发泡，进而影响克罗值。通常加热能量越高，膨胀越好，克罗值越大；但是过高的加热能量会使微球膨胀过头，产生破裂，克罗值降低)。只要不超过热膨胀微球设定的膨胀极限，风量越大，厚度越高，热阻越好，最高克罗值在风量70％、烘烤温度为160℃时获得；但当温度高于160℃时，涂层样品厚度不再增加，热阻反而降低(说明微球过度膨胀，可能导致部分微球破裂，反而影响热阻)。
对上述实施例的结果进行对比分析，结果如下。
实施例19与实施例20对比。从表5可见，实施例19与实施例20的反应物配方、烘烤条件等均相同，区别在于实施例19的涂层量(干重)为6.05g/m2，而实施例20涂层量(干重)为16.15g/m2，并最终导致了涂层样品厚度的不同。实施例20涂层量(干重)大，所以涂层样品厚度更厚，克罗值更高。在相同的配方和烘烤条件下，若涂层量(干重)越大，则水分散型树脂含量越高、水含量越大；由于水分的挥发和微球的膨胀都是吸热过程，在同样的烘烤条件下，微球的膨胀能力越弱、密度越高，所以实施例19发泡更加充分、密度更低，实施例20则密度更高。
实施例20与实施例21对比。实施例20与实施例21的区别在于烘烤条件，其他均相同。实施例20烘烤条件是150℃，1分钟，70％的上下送风风量；实施例21烘烤条件是150℃，1分钟，50％的上下送风风量；送风风量越大，发泡越充分。从样品的涂层干膜厚度和克罗值来看，实施例20涂层样品厚度更高、克罗值和归一化克罗值更高，说明它的烘烤条件更优。在其他条件相同的情况下，烘烤条件越优，微球的膨胀越充分，所以实施例20的涂层密度小于实施例21的涂层密度。需要说明的是，实施例20与实施例21的涂层量(干重)存在微小差异，原因在于即使保证配方、涂布条件完全一样，最终涂布到基材上的涂层量(干重)也会存在微小差别，但这个差别对产品的隔热性能影响甚微(例如实施例20与实施例21的涂层量(干重)相差仅有2％)，可以忽略。同样的情况可见于实施例23和24。
实施例20与实施例22对比。实施例20涂层量(干重)为16.15g/m2，烘烤温度150℃，70％的上下送风风量，烘烤时间1min；实施例22涂层量(干重)23.3g/m2，烘烤温度160℃，70％的上下送风风量，烘烤时间1min；其他条件相同。由于实施例22的涂层量(干重)较大，通常会预期实施例22的隔热效果更好，克罗值更高。然而，对比两者的涂层样品厚度和克罗值可以发现，实施例20的涂层样品厚度和克罗值明显更高。原因主要是实施例22的烘烤温度过高，导致最终产品中有较多的微球破裂，使涂层干膜厚度降低，隔热效果反而下降。实施例22涂层量(干重)增加，位于涂层中部的微球膨胀阻力增大，膨胀不充分；同时温度过高导致外层微球破裂，所以实施例22比20密度更高、隔热效果下降。
实施例20与实施例23对比。实施例23比实施例20微球含量高50％，涂层量(干重)高55％，但是实施例23的涂层样品厚度和克罗值都低于实施例20。在膨胀微球用量更大、涂层量(干重)更大的情况下，实施例23的隔热效果并没有比实施例20更好，原因在于实施例23产品中的微球膨胀不足。由于烘烤过程水分的挥发、混合物的加热和微球的膨胀都是吸热过程，在涂层量(干重)增加的情况下，却没有相应地增加烘烤强度，导致实施例23最终产品中的微球膨胀不充分，涂层干膜厚度、克罗值都不高。
实施例23和24的对比。实施例23与实施例24的不同在于实施例24的烘烤温度比实施例23高10℃，前面对比实施例20与实施例23发现，实施例23烘烤不足，因此实施例24提高烘烤温度后，具有更高的涂层样品厚度和克罗值(包括归一化克罗值)，说明在同样的配方下，实施例24的烘烤条件更优。
在同样的配比下，涂层密度反应的实际上是微球发泡膨胀的程度。密度越小，微球发泡膨胀的程度越大，因而可以预期归一化克罗值越高。将实施例20和21、20和22、23和24，都可以发现符合这一规律。但实施例19似乎打破了这一规律，原因在于实施例19的涂层量(干重)太小，导致涂层样品厚度过薄，仪器测试时膜层有微孔穿透导致空气对流(因而导致热量丧失)，所以实施例19的例外不能认为打破了前述规律。
为了确定最终产品中封闭空腔总体积与聚合物壁的总体积之比，除了需要知道微球的直径，还需要知道球壁的厚度范围。图11-图17为通过sem测得的微球球壁厚度，其中图11来自实施例19；图12-图13来自实施例25；图14-图15来自实施例24；图16-图17来自实施例21。从前面的图3-图10可以看到，最终产品中不同微球尺寸差别较大，原因在于不同微球发泡的程度受很多因素影响(例如微球壳体聚合树脂的厚度、包裹在微球内部的热膨胀气体的数量等)。由于微球发泡膨胀程度不同，可以预料到最终产品中不同微球壁厚也不同，图11-图17的结果证实了这一点。例如，图16、图17都来自对实施例21的产品观测，但壁厚则由300多nm变化到700多nm。但是从观测结果来看，发泡充分的产品壁厚普遍要比发泡不足的产品壁厚要小。这一点也是容易理解的，微球发泡越充分，膨胀得越大，其壁将越薄。由于当前条件下无法准确获得最终产品中膨胀微球的平均壁厚，图11-图17将帮助我们确定壁厚的分布范围。以图13为例，明显可以看出聚合物壁分为两层，中间有一条黑色线条分隔开。两侧的壁分别来自相邻且相接触的两个膨胀后的微球，而中间的深色区域来自水分散型树脂。权利要求中所述“聚合物壁的厚度”指的是包括两层相邻微球壁及中间的水分散型树脂的总厚度。实际上，作为隔热材料，可以对上述聚合物壁的三层结构不作区分，而当成一个整体，因为一方面在加热过程中，上述三层聚合物实际上已经相互融合而成为一体了；另一方面，不论是来自微球的聚合物还是来自水分散型树脂的聚合物，其导热系数相差不大，并且大大地大于空气的导热系数，因而对于隔热材料来说，将上述具有三层结构的聚合物壁当成一个整体，在技术上也是合理的。为了获得最佳的隔热效果，本文的发明人发现一方面要保证封闭多孔复合材料内部的空间尽量都被封闭起来，另一方面要使得聚合物的用量(不论该聚合物是来自热膨胀性微球还是来自水分散型树脂)最小化。因此，不应当将上述三层结构的聚合物壁理解为对本公开的限制，只要能够达成上述两个目标(尽量多的封闭空间、尽量少的聚合物用量)，可以采用多种方法来实现。例如，采用一种本身就具备粘性的热膨胀微球，因而水分散型树脂就可以省略，而最终的产品中就只存在来自相邻微球的两层聚合物。虽然如此(在技术上不需要区分上述聚合物壁的内部结构)，为了确定最终产品中封闭空腔总体积与聚合物壁的总体积之比，需要知道单独的膨胀微球壁的厚度范围(以图13为例，即被中间黑色线条分隔开的两侧壁的厚度；而中间黑线很细，实际上将黑色线条代表的水分散型树脂并入了两侧的微球壁)。由图11-图17得到的单个微球壁厚度尺寸包括：44.9nm，48.2nm，81.9nm，96.6nm，95.9nm，149nm，78.9nm，89nm，102nm，351nm，(图16中两层微球壁之间的分界不明显)314nm，325nm。如图8、图9所示，大部分微球膨胀之后相互接触，平面图上显示出很多交叉点。图11-图17微球壁厚度尺寸都是选择在远离上述交叉点的中间位置测量得到的。
假定膨胀后的热膨胀微球为规则的圆球状，圆球的直径为100μm(实施例中观测到的膨胀后的微球直径大多在100μm左右)，假如单个微球平均壁厚为5μm，那么可以计算最终产品中封闭空腔与壁的体积比如下：单个球的表面积s＝4πr2＝4*3.14*50*50＝31400，那么单个球壁的体积为v壁＝s*h(厚度)＝157000μm3；球内空腔的体积v腔＝πr3*4/3＝3.14*50*50*50*4/3＝523333μm3。那么空腔体积与球壁体积之比为v腔：v壁＝523333/157000＝3.33倍。若平均壁厚为1μm，则上述倍数为16.67；若平均壁厚为0.5μm，则上述倍数为33.3；若平均壁厚为0.2μm，则上述倍数为83.3；若平均壁厚为0.1μm，则上述倍数为166.7；若平均壁厚为0.05μm，则上述倍数为333.3；若平均壁厚为0.04μm，则上述倍数为416.7；若平均壁厚为0.03μm，则上述倍数为555.6；若平均壁厚为0.02μm，则上述倍数为833.3；若平均壁厚为0.01μm，则上述倍数为1666.7。需要注意的是，上述计算没有考虑微球之间的空间体积，因此实际上隔热材料空腔总体积与聚合物壁体积比会大于上述估算值。另外，从本发明实施例测量的壁厚数据来看，0.01μm的平均壁厚接近本发明实施例所用微球膨胀的极限，因此空腔体积与球壁体积之比1666.7也接近上限。根据以上计算推测，本发明实施例产品的空腔体积与球壁体积之比小于2000。但如果采用其他膨胀倍数更大的微球，则空腔体积与球壁体积之比可能突破2000。
实施例25多层施工工艺制造多层隔热材料-生产线测试
实施方式参考实施例18，但是扩大制造规模，测试本文的方案在实际大规模生产时的性能。采用厚度为0.15mm、密度为33.3g/m2的基布，在基布上先涂覆一层底涂层混合物，把温度和烘烤时间设定在expancel043du80未膨胀微球未能膨胀的温度内进行烘干，再在已干燥的底涂混合物之上涂覆一层面涂混合物。底涂混合物、面涂混合物配方如下：
底涂配方中各组份比例：
面涂配方中各组份比例：
参照实施例1的操作方式，在高速搅拌机剪切作用下，分别按照上述配方将各种成份依次加入到混料釜中，所有物质投料后再搅拌0.5-1小时后，施工前可以选择性的加入架桥剂。
底涂配方在厚度0.15mm基布上施工，上胶量(湿重)65±5gg/m2，在100℃的烘箱中烘烤1分钟。干燥后，在底涂基础上施工面涂，上胶量(湿重)130g±5g/m2，在150℃的烘箱中烘烤1分钟。基布和涂层样品总厚度0.55mm-0.6mm(因而涂层厚度为0.40mm-0.45mm)，克罗值0.605(换算为1mm涂层厚度的归一化克罗值为1.34-1.51)，涂层牢度很好，表面无粉化。此组实验的隔热涂层密度是75.6kg/m3。两涂施工可以增加涂层厚度和克罗值，但是小于两涂分别单独施工时的厚度叠加；涂层牢度主要取决于面涂。由于涂层牢度主要取决于面涂，那么底层隔热层的牢度就可以降低要求，而主要考虑提高其隔热性能，从而底层隔热层中可以增加热膨胀微球的用量，并且可以只使用一种水分散性树脂。两涂工艺由于底涂微球膨胀时阻力增加，膨胀能力会受到一定的影响，在增加微球含量和涂层量的条件下，热阻效果较好。注：此克罗值数据由第三方：京检颐和(北京)产品质量监督检验检测中心测试提供，检验编号：nb201805006。
在实际应用中，可以用粘合剂将多个封闭多孔复合材料粘合在一起成为一个整体，或者用粘合剂将一个或多个封闭多孔复合材料与其他材料粘合在一起成为一个整体。例如，用粘合剂将2层实施例25制作得到的产品“面对面”(即涂层相对)地粘合在一起，得到2个外层为基布、中间层为封闭多孔材料(隔热材料)的“三明治”结构产品(也可以使用载体面与载体面相同方式进行复合)。粘合采用无锡诺尔特机械有限公司生产的热熔胶复合机，粘合剂采用pur湿气反应型热熔胶，粘合剂的使用量为干重15g/m2，粘合复合后得到的所述“三明治”结构产品总厚度是1.21mm，克罗值为1.11。双层复合后，克罗值提高，说明双层粘合复合后厚度的增加使得隔热性能得到提高。封闭多孔复合材料还可以与其他材料进行粘合复合，扩大封闭多孔复合材料的应用领域。注：克罗值测试由：京检颐和(北京)产品质量监督检验检测中心提供，检验编号：nb201805004。
本文的封闭多孔复合材料可用作吸音材料或者隔音材料。材料吸音和材料隔音的区别在于，材料的吸音着眼于声源一侧反射声能的大小，目标是反射声能要小。材料隔音着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小，目标是透射声能要小。吸音材料对入射声能的衰减吸收，一般只有十分之几，因此，其吸音能力即吸音系数可以用小数表示；而隔音材料可使透射声能衰减到入射声能的10-3～10-4或更小，为方便表达，其隔音量用分贝的计量方法表示。
这两种材料在材质上的差异是吸音材料对入射声能的反射很小，这意味着声能容易进入和透过这种材料；可以想像，这种材料的材质应该是多孔、疏松和透气的，这就是典型的多孔性吸音材料，它在工艺上通常是用纤维状、颗粒状或发泡材料以形成多孔性结构；它的结构特征是：材料中具有大量的、互相贯通的、从表到里的微孔，也即具有一定的透气性。当声波入射到多孔材料表面时，引起微孔中的空气振动，由于摩擦阻力和空气的黏滞阻力以及热传导作用，将相当一部分声能转化为热能，从而起吸音作用。
对于隔音材料，要减弱透射声能，阻挡声音的传播，就不能如同吸音材料那样多孔、疏松、透气，相反它的材质应该是重而密实的，如钢板、铅板、砖墙等一类材料。隔音材料材质的要求是密实无孔隙或缝隙；有较大的重量。由于这类隔音材料密实，难于吸收和透过声能而反射能强，所以它的吸音性能差。
基于上述分析可知，本文封闭多孔复合材料兼备以上隔音、吸音材料的多孔性和整体片块状的隔音和吸音的结构特征，所以兼具隔音和吸音的性能。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。
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