[发明专利]一种自支撑高强真空绝热板及其制造方法

说明书

本发明属于真空绝热板技术领域，涉及一种自支撑高强真空绝热板及其制造方法，真空绝热板包括蜂窝状的支撑体、填充在支撑体中空处的芯材填料、完全包裹支撑体和芯材填料的透气包材以及真空封装于透气包材外侧的阻隔膜，芯材填料由纳米多孔粉体、遮光剂及粘结纤维混合而成。方法步骤为在支撑体的空隙内填充芯材填料后成型，得到复合芯材，然后在复合芯材外包裹透气包材再干燥，或者一步法以透气包材为袋子分别装入支撑体和干燥的芯材填料，再封口，最后整体装入阻隔膜，抽真空，热封后得到自支撑高强真空绝热板。本真空绝热板具有优异的隔热性能，具有低成本、长寿命、低膨胀、低收缩、高强度及尺寸稳定等特点。

技术领域

本发明涉及真空绝热板技术领域，特别涉及一种自支撑高强真空绝热板及其制造方法。

背景技术

真空绝热板(Vacuum Insulation Panel，VIP)是迄今隔热性能最为优异的绝热材料，导热系数通常为2～4.5mW/m·k，仅为传统隔热材料的1/5至 1/10。相比于传统保温材料，真空绝热板通过抽真空工艺，使得芯材呈近真空状态，基本杜绝了材料的热对流。再通过特殊的芯材结构设计，使得材料的热传导及热辐射也降到最低水平。在冷链运输，家用电器，航空航天，建筑外墙等众多领域有广泛应用前景。真空绝热板发展至今，已近百年，但真正大规模开发应用则是在21世纪初期，一方面得利于开孔纳米多孔材料等科学技术的发展，另一方面则是国际社会对节能减排、绿色环保的呼声日益高涨。但相比于欧洲在建筑材料外墙等领域的大规模应用国内起步相对较晚，建筑上应用案例乏善可陈。其中材料成本较高、强度较低、漏气之后鼓泡等因素都是限制其发展的重要原因。

当前主流真空绝热板主要为两种，气硅芯材真空绝热板及玻璃纤维芯材真空绝热板。也有少数开孔泡沫真空绝热板，如聚苯乙烯、聚氨酯真空绝热板，但由于其耐老化性能、隔热性能、使用寿命等均不理想，市场化应用较少。其中玻纤真空绝热板是将玻璃纤维通过干法或湿法层状堆叠，再通过针刺、热压、抽真空等工艺，制备成真空绝热板。且玻纤真空绝热板是目前初始导热系数最低的真空绝热板，导热系数约为2～3mW/m·k。但玻纤真空绝热板在使用寿命，漏气膨胀等方面差强人意，目前主要用作要求不高的家用冰箱，售货机等领域。气硅芯材真空绝热板是当前相对高端的真空绝热板，在欧洲应用较为广泛，具有优异的鲁棒性、良好的外观及较长的使用寿命，导热系数通常在4mW/m·k左右。但价格因素是限制其大规模应用的重要原因，其次，力学强度也限制了其在特殊承压环境的应用。理论寿命可长达70年左右，而玻纤真空绝热板通常在10～15年。

对于绝热材料，导热系数是考查其隔热性能的重要指标，而实际应用则更注重于绝热材料的热阻。简单来说，热阻可等效为材料厚度与导热系数的比值，即厚度越厚或导热系数越低，材料热阻越高，隔热效果越好。而厚度在真空绝热板制备过程都会发现显著收缩，导致材料热阻值降低，只能通过设计更厚的尺寸满足使用需求。当然，也可以通过提高密度来降低收缩率，但会显著提高成本并一定程度上牺牲导热系数。

综上所述，如何开发一种强度高、导热系数低、收缩率低、成本低、使用寿命长、综合性能优异的真空绝热板，已经成为业界亟待解决的重要课题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种自支撑高强真空绝热板及其制造方法，能够得到综合性能优异的真空绝热板。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种自支撑高强真空绝热板，包括蜂窝状的支撑体、填充在支撑体中空处的芯材填料、完全包裹支撑体和芯材填料的透气包材以及真空封装于透气包材外侧的阻隔膜，所述芯材填料由纳米多孔粉体、遮光剂及粘结纤维混合而成，其中遮光剂的质量百分比为0～15wt％，粘结纤维的质量百分比为0～5wt％，纳米多孔粉体补足余量。

具体的，所述纳米多孔粉体为气相二氧化硅、气相二氧化钛、气相三氧化铝中的一种或多种材料的混合物，所述纳米多孔粉体的中值粒径为 7nm～5um，比表面积为50～800m²/g。