[发明专利]绝热隔音气凝胶层复合透气膜的复合材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及绝热隔音技术领域，特别是涉及一种绝热隔音气凝胶层复合透气膜的复合材料及其制造方法。

背景技术

目前在用的大量保温材料是、无机防火保温砂浆、泡沫玻璃、玻璃棉、岩棉、聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料，上述材料保温效果一般；气凝胶毡是把二氧化硅气凝胶为主体材料，并复合于增强性纤维中，如玻璃纤维、预氧化纤维，通过特殊工艺合成的柔性保温材料。目前气凝胶毡使用在较窄的400℃温度区域，还没有将气凝胶的性能充分的发挥出来。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种绝热隔音气凝胶层复合透气膜的复合材料及其制造方法，该复合材料柔韧性好，能够在极低温-268℃~300℃温度环境中无冻裂，能够广泛的运用在寿命长、防腐蚀、户外耐紫外环境老化、绝热防护和强隔音的场所。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种绝热隔音气凝胶层复合透气膜的复合材料，包括：透气膜层、粘结连接层和气凝胶层，所述的透气膜层和气凝胶层之间通过粘结连接层相粘结。

在本发明一个较佳实施例中，所述的透气膜层为膨体聚四氟乙烯膜。

在本发明一个较佳实施例中，所述的气凝胶层为二氧化硅气凝胶层。

二氧化硅气凝胶是一种防热隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料，其孔隙率高达80-99.8％，孔洞的典型尺寸为1-100 nm，比表面积为200-1000 m²/g，而密度可低达3 kg/m³，室温导热系数可低达0.012 W/（m·K）。正是由于这些特点使气凝胶材料在热学、声学、光学、微电子、粒子探测方面有很广阔的应用潜力。

二氧化硅气凝胶特性

1、绝热性

二氧化硅气凝胶材料具有极低的导热系数，可达到0.013-0.016W/(m·K)，低于静态空气（0.024W/(m·K)）的热导系数，比相应的无机绝缘材料低2-3个数量级。即使在800℃的高温下其导热系数才为0.043W/(m·K)。高温下不分解，无有害气体放出，属于绿色环保型材料。

气凝胶之所以具有如此良好的绝热特性与它的高孔隙率有关。热量的传导主要通过三种途径来进行，气体传导，固体传导，辐射传导。在这三种方式中，通过气体传导的热量是很小的，因此大部分气体都具有非常低的热导率。常用的绝热材料都是多孔结构，其正是利用了空气占据了固体材料的一部分体积，从而降低了材料整体的热导率。气凝胶的孔隙率比普通绝热材料要大得多，其95%以上都是由空气构成，决定了其将具有与空气一样低的热导率。而且气凝胶中包含大量孔径小于70nm的孔，70nm是空气中主要成分氮气和氧气的自由程（气体分子两次碰撞之间的时间内经过的路程的统计平均值），因此意味着空气在气凝胶中将无法实现对流，使得气态热导率进一步降低。气凝胶中含量极少的固体骨架也是由纳米颗粒组成，其接触面积非常小，使得气凝胶同样具有极小的固态热导率。气凝胶的热辐射传导主要为发生在3-5μm区域内的红外热辐射，其在常温下能够有效的阻挡红外热辐射，但随着温度的升高，红外热辐射透过性增强。为了进一步降低高温红外热辐射，通常向气凝胶中加入遮光剂，如碳黑、二氧化钛等，遮光剂的使用能够大大降低高温下的红外热辐射。

二氧化硅气凝胶作为一种纳米孔超级绝热材料，除具有极低的热导率之外还具有超轻质以及高热稳定性的特性，它在工业、民用、建筑、航天及军事等领域具有非常广泛的应用。

2、隔音性

由于二氧化硅气凝胶的低声速特性，它还是一种理想的声学延迟或高温隔音材料。这是由纳米级的二氧化硅微粒构建的三维孔洞，其孔隙率高达80-99.8%，孔洞的典型尺寸为1-100 nm，这些纳米级的孔洞内的空气分子流动的阻力非常大，需要消耗大量的入射噪声波能量，使得噪声波能量的传递方向发生改变，噪声波能量在气凝胶迷宫般孔道内部发生多方向往复振动黏性耗散效应呈现指数衰减，大量的噪声能量被气凝胶吸收了，使得透过气凝胶层的声音明显下降，从而表现出了强隔音的效果。

在本发明一个较佳实施例中，所述的粘结连接层为阻燃的聚氨酯胶粘剂或含有气凝胶的涂料。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种绝热隔音气凝胶层复合透气膜的复合材料的制造方法，包括以下步骤：

工艺准备，透气膜放卷，透气膜上滚涂粘结连接层，敷设气凝胶，在气凝胶层上喷涂粘结连接层，在气凝胶层上覆盖透气膜，加热滚压固化，收卷。

在本发明一个较佳实施例中，所述的加热滚压固化的温度为80~130℃。