[发明专利]真空绝热板使用的芯材及其生产方法以及真空绝热板

说明书

本发明提供了真空绝热板使用的芯材，包括复数个层叠设置的玻璃纤维短切丝层；每一层玻璃纤维短切丝层上下表面和每一层玻璃纤维短切丝层中都均匀分散有起粘结作用的低熔点纤维和填充材料；所述低熔点纤维的熔点小于300℃，所述填充材料为气相二氧化硅、沉淀法二氧化硅、纤维素、超细纤维或生物可溶性棉中的一种或多种组成。本发明还提供了上述芯材的制作方法以及采用上述芯材生产的真空绝热板。

技术领域

本发明涉及真空绝热材料，尤其涉及一种真空绝热板及其使用的芯材。

背景技术

目前全球正面临能源危机，节能减排已经成为全世界关注的焦点，新能源、新技术和新材料的开发已势在必行。真空绝热板(简称“VI P”)是在真空绝热原理和传统保温材料结合起来的一种高效绝热保温材料。作为一种新型的保温材料，其具有极低导热系数的优点。因此它在冰箱，保温箱，建筑墙体，冷藏集装箱等领域有广泛应用，起到降低能耗、提高经济性的作用，具有巨大的发展潜力。

真空绝热板由膜材料，芯材，吸气剂材料等组成。其芯材的选择非常重要，除了作为支撑材料外，还可以限制残余在真空绝热板中的一些气体分子的运动空间，因而可以阻止对流以及气体传导传热。此外，还可以起到对红外辐射进行吸收、散射的作用。根据相关理论，多孔芯材的气孔孔径越小，气体的对流及传导传热就越少，当多孔芯材的孔径与气体分子的平均自由程相当时，气体的对流及传导传热基本上可以被阻止。

现有的芯材多为结构尺寸为纳米级的多孔粉末或微米级的玻璃纤维为原料制得。

玻璃纤维芯材在1-10Pa的压力下，其导热系数在0.0015W/(m·K)到0.003W/(m·K)之间；气体压力增加到100Pa时，导热系数上升至0.008W/(m·K),芯材导热系数受骨架(玻璃纤维)间的气体压力影响较大，真空敏感度高。

气相二氧化硅芯材，如采用85％-95％的SiO₂、1％-10％增强纤维和1％-5％遮光剂(碳黑或者TiO₂)，此种芯材具有以下缺点：一是初始导热系数高，普通的玻璃纤维短切丝芯材制成的真空绝热板初始导热系数约为0.002W/(m·K)，而气相二氧化硅芯材制成的真空绝热板的初始导热系数为0.004W/(m·K)，二是因为生产工艺导致其价格高，气相二氧化硅芯材原料价格约为短切丝芯材的四倍。根据真空效应曲线推测，气相二氧化硅芯材制成的真空绝热板寿命可长达50年，寿命虽然长，但是用于冰箱冷链等领域的要求使用寿命约为15年，如此看来，气相二氧化硅作为真空隔热板的芯材使用其性价比并不高。

另外，现有技术中气相二氧化硅等粉末芯材也会和增强纤维一起使用。发明专利CN102873959A提到将气相二氧化硅、微硅粉、炭黑、纤维和真空活性稳定剂投入混合机进行充分混合，烘干，然后放入压制机中加压成型；这种芯材，增强纤维没有层状排布结构，存在与热流方向平行的纤维，导致了骨架传热增加，且压制成型芯材密实，固体传热增强。另外一篇发明专利CN104747862B公开一种真空绝热板芯材，其包括多层层叠的玻璃纤维片材构成的中间芯材，中间芯材的上端面和/或下端面覆盖有气相二氧化硅板，或中间芯材的外周包覆有气相二氧化硅粉层，芯材制成的真空绝热板导热系数为0.003W/(m·K)到0.004W/(m·K)；这种芯材单层玻璃纤维片材没有层状排布，骨架传热增强，且在玻璃纤维芯材和密实的二氧化硅板贴合的部分，固体传热增强，且玻璃纤维之间并没有填充物，空隙还是那么大，气体传热大，类似于三明治，将两种芯材的特性叠加而已并没有取长补短而仅仅是折中。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种真空绝热板使用的芯材，其具有价格低廉优点，纤维呈交织层状排布降低了骨架传热，兼顾了以此芯材制成的真空绝热板的初始导热系数和寿命，并能根据需要，调整各项原料配比，满足不同需求。

本发明所要解决的另一主要技术问题是提供一种真空绝热板使用的芯材的生产方法，生产工艺简单。