[发明专利]一种纳米改性玻纤复合芯材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米改性玻纤复合芯材，配方比例按重量份计包括：1~20份玻纤、70~98份纳米粉末和1～10份聚合物。所述的玻纤是短切高硅氧纤维、离心棉纤维和火焰棉纤维中的一种或几种按任意比例混合而成；所述的纳米粉末为气相二氧化硅、沉淀二氧化硅、气凝胶、硅微粉、碳黑和SiC粉末中的一种或几种按任意比例混合。本发明的纳米改性玻纤复合芯材，使芯材综合利用玻纤的力学增强、纳米粉末的高热阻、低回弹和功能隔热的效果和聚合物的交联作用，使芯材的整体结构增强，达到兼具低导热、高耐久和高强度的目的。

技术领域

本发明涉及一种玻纤复合芯材及其制备方法，具体涉及一种纳米改性玻纤复合芯材及其制备方法，属于绝热材料技术领域，尤其适用于真空绝热、建筑和石油勘探等领域的保温隔热。

背景技术

减少温室气体排放、积极应对气候变化，已成为全球共识。碳排放权交易作为一种经国际实践检验的控制温室气体排放的有效市场手段，也已成为我国落实减排承诺、实现减排目标的重要政策工具。自2011年起，我国率先在北京、天津、上海、重庆、湖北、广东和深圳开展碳排放权交易试点，2017年全国统一碳排放权交易市场正式启动建设，并将在2020年底以发电行业为突破口率先启动上线交易。石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、航空等高排放行业也将陆续纳入全国碳市场。

真空绝热板是近年来快速发展起来的一种新型绝热材料，是基于真空绝热原理通过最大限度地提高板内真空度，并采取多种措施以消除或弱化板内的热量传递使其传热量降至最低，成为目前导热系数最低的材料。相比于其他绝热材料，真空绝热板不仅具有5～10倍更加优异的绝热性能，还能保持较高的强度和低密度。在满足相同绝热效果的情况下，VIP的厚度仅为其他绝热材料的1/5～1/10，赋予了保温腔室更轻的重量、更薄的保温层厚度以及更小的外体积，非常适用于节能要求高、结构要求紧凑的场合。另外，真空绝热板在生产和应用过程中不使用消耗臭氧层物质，可回收利用，具有安全节能和绿色环保的双重优点。

玻纤芯材是真空绝热板的核心结构，具有低导热、低密度和防火阻燃等优异性能，但其回弹率高，导热系数对内部气压十分敏感，成为遏制其在建筑领域大规模应用的绊脚石。现有技术通常利用多种粉末与玻纤混杂，使其产生微纳米孔结构，从而降低真空绝热板导热系数对内部气压的敏感性；利用粉末的低压缩性来降低外力对玻纤骨架的厚度变化，从而降低芯材的回弹率。

中国专利CN102717579B公开了一种利用膨胀珍珠岩生产真空绝热板的方法。该法通过配料、烘干、芯料成型和包裹等工艺制得建筑用真空绝热板芯板，其优点在于制得的真空绝热板具有较低的导热系数且不易燃烧。

中国专利CN104631634B公开了一种建筑用粉体芯材真空绝热板及其制备方法。该法通过将水化硅酸钙粉、二氧化硅粉、增强纤维和辅料进行充分混合，然后将混合后的粉体压制成型并进行烘干，烘干后的粉体芯材用无纺布包裹，然后放入高阻隔性复合膜袋中，进行抽真空后并热封制成。该法采用水化硅酸钙粉为主原料，质轻价廉、防火阻燃，同时具有优异的压缩强度和较低的导热系数，适用于建筑墙体保温领域。

中国专利CN102873959B公开了一种新型真空绝热板的生产方法。该法将气相二氧化硅、微硅粉、碳黑、纤维和真空活性稳定剂充分混合，再经过烘干、成型和包裹等工艺制备建筑用真空绝热板芯材。其优点是，多种粉末的混合可以增强保温板的强度并降低导热系数；配方中碳黑的存在可吸收残余在芯材中的水分，并辅助真空活性稳定剂，维持袋内真空。

上述现有技术虽然取得了一定的效果，但是在纤维中仅仅通过多组分粉末掺杂的方法易产生粉末离散结构。芯材粉末在真空绝热板的抽真空或服役过程中易溃散，从而影响真空绝热板的尺寸稳定性及其与墙体间的粘接效果。由此芯材制备的真空绝热板上墙后，难以保证其服役性能，使用寿命也通常较短，难以经受住湿热、风压、日晒和冻融等气候环境的影响。近年来，因建筑外墙保温板脱开墙面并掉落造成的事故已有若干起，其主要原因便是材料的设计与制备问题，值得保温板制造商们广泛关注并采取新的措施加以改进。

发明内容