[发明专利]一种具有多级孔结构的真空复合隔热板及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有多级孔结构的真空复合隔热板及其制备方法，具有多级孔结构的真空复合隔热板采用纳米氧化物颗粒、多孔金属有机框架材料、遮光剂、胶黏剂制备得到。其制备方法包括如下步骤：将玻璃纤维、分散剂和水混合后得到料浆，向其中加入前驱体和氨水，搅拌后在玻璃纤维表面原位形成纳米氧化物颗粒，过滤后将过滤物与多孔金属有机框架材料、遮光剂和胶黏剂混合搅拌，将混合好的物料送入压制机中压制成型，得到芯材，将制得的芯材进行烘干处理，再使用包装材料包装抽真空后即可得到具有多级孔结构的真空复合隔热板。本发明制得的真空复合隔热板具有微孔‑介孔‑大孔的多级孔结构，气孔互不贯通，分布均匀，隔热板的热导率低、力学强度高。

技术领域

本发明涉及一种具有多级孔结构的真空复合隔热板及其制备方法。

背景技术

能源是经济发展的物质基础，能源短缺已成为制约建设可持续发展社会的最大瓶颈，开发高效隔热材料是节约能源的重要方向之一。特别是在石油化工、制冷设备、核电等行业，优良的隔热保温材料能够减少能量损耗，降低成本，可以产生很大的社会效益。目前常用的隔热保温材料包括有机隔热材料和无机隔热材料，有机隔热材料主要用于温度较低的隔热场合，主要有酚醛泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料等，这类材料无法用于高温场合。无机隔热材料能够用于温度较高的隔热场合，主要有泡沫陶瓷、玻璃纤维毡、岩棉、膨胀珍珠岩、多孔隔热板等。多孔隔热板主要由石棉、玻璃纤维、陶土等材料按照一定的配方制作而成，这类隔热板具有多孔结构，因为孔隙内的空气导热系数很低，可以利用材料本身所含的孔隙隔热，所以这类隔热板能起到很好的隔热保温效果。目前市场上应用较为广泛的是由石棉类、纤维材料制成的隔热板。

要提升多孔隔热板的隔热保温效果，其根本在于降低隔热板的整体热导率。隔热板中的热传导行为是一个极其复杂的过程，由于多孔隔热板中大量的气孔的存在，热传导主要是通过固相与气相的传热。传热机制包括热传导、对流传热与辐射传热，在多孔隔热板的热传导过程中，各种传热机制都可能发挥作用。一般而言，固相的热导率高于气相的热导率，因此，在低温下，隔热板的热导率随着气孔率的增大而减小。在一般隔热材料气孔尺寸范围内(1微米～数毫米)，随着隔热板中气孔率增大，孔径变大以及气孔数量的减少会致使气固界面数量减小，在高温下易产生辐射传热。因此，每种隔热材料都会有一个最佳气孔率，在该特定温度下，过高或过低的气孔率都会使其热导率增大。此外，隔热板的热导率还与材料内部的气孔形状、孔径分布以及气孔之间的连通情况相关。目前应用较多的多孔隔热板往往存在气孔尺寸较大和气孔分布不均匀的问题，导致隔热板的整体隔热保温效果差。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有多级孔结构的真空复合隔热板。

本发明采用以下技术方案实现：

一种具有多级孔结构的真空复合隔热板，采用10－20重量份的纳米氧化物颗粒、50－70重量份的玻璃纤维、10－20重量份的多孔金属有机框架材料、5－10重量份的遮光剂、5－10重量份的胶黏剂制备得到。

上述技术方案中，进一步地，所述的氧化物为二氧化硅、二氧化钛或二氧化锆，氧化物颗粒的粒径为20－100nm；所述的玻璃纤维的直径为1－20μm，长度为2mm以上；所述的多孔金属有机框架材料的制备采用常规的溶剂热反应获得，所述的多孔金属有机框架材料中的金属离子为锌、铜、铬、锰、钇、铕或铽，有机配体为对苯二甲酸、均苯三甲酸、1，4－萘二酸、2，6－萘二酸或3，5-二甲基对苯二甲酸，金属有机框架材料的粒径为50－200nm，其内部孔道尺寸为0.1－1nm；所述的遮光剂为氧化锌、氧化铁、碳化硅中的一种或任意几种的组合；所述的胶黏剂为硅溶胶、水玻璃、聚乙烯醇中的一种或任意几种的组合。

本发明的具有多级孔结构的真空复合隔热板的制备方法，其步骤如下：

(1)将重量比为100:1的玻璃纤维和分散剂加入到50－200重量份的水中，搅拌均匀后得到料浆，再向料浆中缓慢加入20－50重量份的前驱体和5－10重量份的氨水，搅拌后在玻璃纤维表面原位形成纳米氧化物颗粒，然后过滤；