[发明专利]一种真空绝热板用复合芯体材料及制备方法

摘要

本发明公开了一种真空绝热板用复合芯体材料及制备方法，所述复合芯体材料是由纳米Bi2Te3改性三聚氰胺缩甲醛纤维、纳米多孔沸石改性聚碳酸酯发泡绝热材料和纤维‑气凝胶复合材料按(10‑12)∶(5‑6)∶(2‑4)的重量比复合而成的。本发明筛选无机纳米粒子改性有机纤维柔性绝热材料，提高了芯体材料的抗脆性；通过与无机‑有机复合发泡材料进行有效组合，进一步降低了芯体材料的导热系数和密度，确保复合芯体材料具有较好的保温性能。

主权项

1.一种真空绝热板用复合芯体材料，其特征在于：所述复合芯体材料是由纳米Bi2Te3改性三聚氰胺缩甲醛纤维、纳米多孔沸石改性聚碳酸酯发泡绝热材料和纤维‑气凝胶复合材料按(10‑12)：(5‑6)：(2‑4)的重量比复合而成的；其中，所述纳米Bi2Te3改性三聚氰胺缩甲醛纤维中纳米Bi2Te3所占质量份数为8‑10％；所述纳米多孔沸石改性聚碳酸酯发泡绝热材料中纳米多孔沸石所占质量份数为5‑8％；所述复合芯体材料的密度小于0.35g/cm3，导热系数小于0.02W/(m·K)；所述纳米Bi2Te3改性三聚氰胺缩甲醛纤维是通过如下方法制备而成的：(1)将氯化铋、碲粉、氢氧化钾、硼氢化钠溶于N‑N‑二甲基甲酰胺中，将所得的溶液在110‑160℃下进行水热反应20‑28h，水热反应结束后自然冷却至室温，经过滤、洗涤后、在75‑85℃下真空干燥10‑15h得到纳米Bi2Te3；其中，氯化铋、碲粉、氢氧化钾、硼氢化钠的物质的量之比为2:3:(0.4‑0.6):(0.3‑0.5)，氯化铋与N‑N‑二甲基甲酰胺的物质的量比为1:5；(2)将甲醛、纳米Bi2Te3和稳定剂在35‑45℃下以300‑500r/min的速率搅拌25‑35min后，升温至75℃，加入三聚氰胺，并用三乙醇胺调节pH值为10.0，提高搅拌速度至600r/min反应2h后将其pH调至7.0，混合均匀得到原液，采用干法纺丝得 到纳米Bi2Te3改性三聚氰胺缩甲醛纤维；其中，甲醛、纳米Bi2Te3、三聚氰胺和稳定剂的质量比0.4:(0.08‑0.1):0.6:0.01；其中，所述纳米多孔沸石改性聚碳酸酯发泡绝热材料的制备方法为：(1)将四丙基胺溶液和正硅酸乙酯依次加入到水中，在室温条件下以300‑500r/min的速度搅拌22‑26h后，加入异丙醇铝，再以500‑700r/min的速度继续搅拌20‑28h得到含有硅和铝的溶胶，所述含有硅和铝的溶胶体系中正硅酸乙酯、四乙基胺、水、异丙醇铝的物质的量之比为1:(0.3‑0.35):(17.5‑18.5):(0.003‑0.004)；将含有硅和铝的溶胶依次进行48h的微波辅助老化反应、分段水热晶化反应，晶化完成后，所得晶化产物经真空抽滤、洗涤、105‑115℃烘干10h得到粒径为80‑100nm的纳米沸石分子筛；其中，分段水热晶化反应分两段，第一段水热晶化温度78‑82℃，晶化时间85‑95min；第二段水热晶化温度118‑122℃，晶化时间25‑35min；(2)将乙醇与水按1:1的体积比混合得到醇水溶液，用1mol/L的盐酸将醇水溶液的pH值调至5.0得到混合溶液备用；将纳米沸石分子筛加至所述混合溶液中，然后将其转移至伴有超声波和搅拌的45‑55℃水浴中处理15‑25min，其中超声波的功率为10W，搅拌的转速为400r/min，然后逐滴加入γ‑(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷继续在相同条件下搅拌2h，再进行抽滤、洗涤、干燥、研磨后，得到改性纳米沸石分子筛，其中，纳米沸石分子筛与乙醇的质量体积比为0.08‑0.12g/mL，纳米沸石分子筛与γ‑(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为9‑11:1；(3)将在115‑125℃下干燥10‑15h的聚碳酸酯加入到混合机中，在248‑252℃搅拌熔融25‑35min后，加入改性纳米沸石分子筛继续搅拌熔融混合1h得到熔融共混物，将熔融共混物放入25℃的高压釜中，用45‑50MPa的CO2饱和冲压30h后迅速卸压，把饱和后的熔融共混物放入甘油浴中发泡40‑60s，再置于冰水浴中冷却2min获得纳米多孔沸石改性聚碳酸酯发泡绝热材料；所述纤维‑气凝胶复合材料是通过如下方法制备而成的：(1)将正硅酸乙酯与无水乙醇按1:6的体积比在38‑42℃水浴中，350‑450r/min的速度搅拌混合50‑70min，搅拌过程中逐滴加入0.2mol/L的稀盐酸，完成后继续搅拌30min，静置24h使其充分水解；然后在500‑700r/min的速度下搅拌25‑35min，并在搅拌的过程中逐滴加入N,N‑二甲基甲酰胺、蒸馏水和氨水，得到硅溶胶，其中正硅酸乙酯、0.2mol/L的稀盐酸、N,N‑二甲基甲酰胺、蒸馏水和氨水的体积比为5:10:1:5:2；(2)纤维毡按照原厚度夹于不锈钢板之间，放入不锈钢容器中，抽真空，利用大气压力并采用底注式将硅溶胶从下往上浸渗纤维，密封保存纤维/溶胶复合体，待进一步老化；(3)将纤维/溶胶复合体放入高压反应釜中，密封，在240‑250℃、6‑7MPa 条件下保温1.5‑2.5h后将乙醇放出，即可制得纤维增强气凝胶柔性复合材料。