[发明专利]一种低导热真空夹层保温结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低导热真空夹层保温结构，由致密外壳和复合芯材构成，所述的致密外壳为酚醛树脂膜，由改性酚醛树脂在高温环境下固化生成；所述的复合芯材为超轻三聚氰胺泡沫增强纳米气凝胶，所述超轻三聚氰胺泡沫为网状多孔结构，气凝胶颗粒体积含量沿复合芯材厚度方向呈梯度分布。本发明采用真空壳体结构，外壳采用致密酚醛树脂膜，可有效隔绝外部气体水分渗透，同时酚醛树脂具有较强的力学性能，可起到一定的承载作用，内部芯材采用超轻三聚氰胺泡沫增强纳米气凝胶复合材料，气凝胶均匀填充在多孔三聚氰胺泡沫骨架孔隙中，可大幅降低材料的导热系数。

技术领域

本发明涉及一种保温结构及其制备方法，特别是涉及一种低导热真空夹层保温结构及其制备方法。

背景技术

三聚氰胺泡沫，是由碱性三聚氰胺甲醛树脂经过特殊工艺微波发泡制成的纳米级三维网状交联结构的软质热固性泡沫塑料，除具有通用泡沫材料的可贵性能外，泡沫材料的高开孔率、轻质、耐湿热稳定性、吸音降噪、机械加工等性能再加上残留的游离甲醛含量低，使得三聚氰胺泡沫受到越来越大的关注。使其具有广泛的应用领域（如建筑隔热保温降噪吸声、交通工具、航空、机电、电子、家用电器等）和广阔的市场前景。

三聚氰胺泡沫尤其在建筑物和交通工具方面有多种保温和吸音应用，也可作为绝缘及缓冲包装材料，泡沫的开孔性可以快速吸收水分液体。水的吸收对泡沫性能有不良影响，例如提高了密度或降低了绝热性能。在运输领域如航空器中，密度的提高意味不利。另外，涂覆比例过高，三聚氰胺泡沫的热稳定性和低可燃性会受损。。

气凝胶通常是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在网络孔隙中 充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。气凝胶是一种固体，但是99％都是由气体构成，外 观看起来像云一样。气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量，有时也被称为“固态烟”或“冻住的烟”。

最常见的气凝胶为二氧化硅气凝胶。SiO₂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1~100nm，比表面积为 200~1000m²/g，而密度可低达3kg/m³，室温导热系数可低达0.012W/(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。

申请号为201310349103.4的中国发明专利公开了一种玻璃纤维与二氧化硅气凝胶混杂的芯材及其制备方法，该芯材由玻璃纤维和二氧化硅气凝胶经湿法成型制备而成。其中的玻璃纤维直径为2-10微米，二氧化硅气凝胶可以为片状，也可以为颗粒状；尺寸为5~50nm。该芯材气凝胶分布于玻璃纤维间隙中且气凝胶占产品总重量3~10%。所制备的复合芯材绝热性能更加优异，且其热学、声学性能等特性也更加突出。

申请号为201310309064.5的中国发明专利公开了一种玻璃棉毡与二氧化硅气凝胶混合制毡的方法，利用离心喷吹工艺制备玻璃棉，喷洒树脂粘结剂，同时将二氧化硅气凝胶浆料喷洒在玻璃棉毡表面，形成棉毡与气凝胶叠加的复合材料，制备出的复合材料具有优异的机械性能、良好的绝热性能和吸声性能。

申请号为201310309202.X的中国发明专利公开了一种高效隔热玻璃棉毡结构，其特征在于该结构由多层超薄玻璃棉毡与二氧化硅气凝胶组合而成，二氧化硅气凝胶的层数为玻璃棉毡的层数减一。棉毡层状结构的存在对热流的传播起到到阻碍的作用，同时气凝胶的纳米级微孔在一定程度上降低了导热系数，提高了棉毡的隔热性能。