一种真空绝热板芯材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种真空绝热板芯材及其制备方法，芯材原料组分包括丙烯酸，氧化钙，聚乙烯醇，甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵，硬脂酸，亚硫酸氢钾，玻璃纤维，二氧化硅，聚酯纤维，1,4‑环己烷二异氰酸酯，聚己二酸乙二醇，硅烷偶联剂，五甲基二亚乙基三胺，膨润土，扩链剂和吐温20。制备方法先将丙烯酸，氧化钙，聚乙烯醇，甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵，硬脂酸和亚硫酸氢钾，先后反应得到反应物；再剪切造粒并烘干得到物料一；将玻璃纤维、二氧化硅、聚酯纤维、1,4‑环己烷二异氰酸酯、聚己二酸乙二醇与物料一及剩余组分进行一定反应，得到真空绝热板芯材。本法提供的方法得到的芯材具有良好的绝热性能与真空压缩使用稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于隔热材料制备
，具体涉及一种真空绝热板芯材及其制备方法。
技术介绍
目前，真空绝热板已运用于众多领域中，它以节能、低碳、环保、安全等优异特性满足了客户对新型材料的要求。为了获得上述各项特性，真空绝热板内部芯材的选用和制作方法对其影响非常大，芯材一般选用多孔介质材料，如气凝胶、微孔聚氨酯、二氧化硅粉末、石纤维棉、玻璃纤维等。对于真空绝热板芯材而言，必须具备以下四种特性：1、在高真空负压状态下对真空绝热板具有支撑作用，防止真空绝热板收缩、内陷；2、要尽可能地减少热传导的发生，延长热传导的路径；3、必须具备开孔结构，使气体在负压状态下能够以最快速度排出；4、材料需具备防止热辐射的性能。目前常规的真空绝热材料中使用的芯材，玻璃纤维等无机质细径纤维相互以点接触的状态接触，因而各无机质细径纤维的接触点的接触热阻大。因此，芯材的厚度方向的传热量小。但是，仅仅是垂直于真空绝热材料的传热方向配置的无机质细径纤维，不足以耐受加在真空绝热材料传热方向上的大气压，真空绝热材料的耐压缩性降低。因此，真空绝热材料被真空包装后，由于施加的大气压，芯材被压缩，芯材的厚度发生变化。因此，按照与真空绝热材料的传热方向平行，来设置贯穿纤维，可以提高真空绝热材料的传热方向的耐压缩性。但是，由于设置贯穿纤维，真空绝热材料的传热方向的绝热性能下降。如申请号为201010139691.5的中国专利技术公开了一种真空绝热板芯材，按重量份包括以下原料：48份矿物棉、45份玻璃纤维棉27-31°SR、35份玻璃纤维棉18°SR，所述矿物棉的纤维的直径为4～6μm，长度为1.0～4.0mm，含水率为20％，可通过步骤：玻璃纤维棉制浆→矿物棉制浆→稀释除渣→酸度调节→除渣抄造→干燥→分切来制造该真空绝热芯材。该芯材制备仍然采用常规的纤维类材料进行制备，由于纤维的空间结构，仍然避免不了以上所述的芯材压缩后绝热性能相对下降的问题。又如申请号为201310117638.9的中国专利公开了一种导热系数较小、成本较低的真空绝热板芯材及其制作方法。所述真空绝热板芯材包括混合成型的：70-100wt％的、直径为6-13um，长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和0-30wt％的、直径为1.0-4um，长度为1-5mm火焰法生产的玻璃纤维棉。芯板制作方法采用多层加液，多层抽真空脱水，使芯板形成薄而纤维排列整齐的内部组成结构。以上方法虽然能够降低导热系数，但是该排列整齐的纤维结构对于导热系数的降低有一定的限度，其降低导热系数的途径只是通过不同长度纤维的排列进行，而并没有对纤维本身的空间结构进行改变。对于目前越来越多的真空绝热板的应用需求，需
要开发一种能够从根本上突破现有真空绝热芯材局限性的产品，从而进一步提升真空绝热板的隔热性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种真空绝热板芯材及其制备方法，从芯材材料本身结构上进行突破，进一步提升芯材的绝热性能与真空使用稳定性能。本专利技术是通过以下技术手段实现的：一种真空绝热板芯材，原料组分以重量份计包括：丙烯酸5-10份，氧化钙2-6份，聚乙烯醇3-7份，甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵1-3份，硬脂酸2-5份，亚硫酸氢钾1-4份，玻璃纤维8-15份，二氧化硅4-8份，聚酯纤维5-10份，1,4-环己烷二异氰酸酯10-15份，聚己二酸乙二醇3-6份，硅烷偶联剂0.5-1份，五甲基二亚乙基三胺0.1-0.3份，膨润土2-6份，扩链剂0.2-0.8份，吐温20 0.3-0.6份。所述的真空绝热板芯材，所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷或双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物。所述的真空绝热板芯材，所述扩链剂为三羟甲基丙烷或二乙氨基乙醇。一种以上所述的真空绝热板芯材的制备方法，步骤如下：步骤一，将丙烯酸，以重量份计的水20-40份加入到反应釜中，室温下加入氧化钙，搅拌40-50分钟，然后加入聚乙烯醇，继续搅拌20-30分钟，升温至35-40℃，加入甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵，搅拌5-10分钟后加入硬脂酸，亚硫酸氢钾，搅拌反应200-300分钟，得到反应物；步骤二，将反应物剪切造粒并烘干，得到物料一；步骤三，将玻璃纤维，二氧化硅，聚酯纤维，1,4-环己烷二异氰酸酯，聚己二酸乙二醇加入到物料一中，在惰性气体保护的条件下，加热到60-70℃，搅拌30-40分钟，然后加入硅烷偶联剂，五甲基二亚乙基三胺，膨润土，扩链剂，吐温20，以重量份计的水5-10份，加热到80-90℃，以180-200转/分钟的速度搅拌20-30分钟，得到物料二；步骤四，将物料二加入到反应釜中，在真空条件下加热至70-80℃，保持10-20分钟，得到真空绝热板芯材。所述的真空绝热板芯材的制备方法，步骤一中搅拌的速度均为80-100转/分钟。所述的真空绝热板芯材的制备方法，步骤二中剪切造粒后的粒径小于500μm。所述的真空绝热板芯材的制备方法，步骤二中烘干的温度为80-100℃。所述的真空绝热板芯材的制备方法，步骤三中惰性气体为氮气或氩气。所述的真空绝热板芯材的制备方法，步骤四中真空条件的真空度为0.02-0.05MPa。本专利技术提供的真空绝热板芯材的制备过程首先通过在水体系中将丙烯酸与氧化钙、聚乙烯醇、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵、硬脂酸和亚硫酸氢钾进行先后反应，生成具有超短纤维状微晶体结构的复合物，将该复合物造粒后与玻璃纤维、二氧化硅、聚酯纤维、1,4-环己烷二异氰酸酯、聚己二酸乙二醇、五甲基二亚乙基三胺、膨润土和吐温20在微量水存在的条件下先后进行偶联反应与扩链反应，得到超短纤维状微晶体、纤维与其他组分相互复合渗透的复合材料，最后将该材料在真空条件下加热活化，即将各级结构稳定化，得到最终的真空绝热板芯材。本专利技术提供的真空绝热板芯材具有超短纤维状微晶体、纤维与其他组分相互复合渗透的结构，纤维作为基本骨架，内部嵌合超短纤维状微晶体，该超短纤维状微晶体与纤维相互以全方位触点的形式进行接触，极大提高了绝热性能，同时在该芯材被真空压缩包装后，仍能起到很好的空间稳定性作用，使得芯材内部的空间结构不被破坏，进而在使用过程中发挥良好的绝热性能。本专利技术提供的真空绝热板芯材热传导率达到了0.0009W/mK以下，比目前现有技术中常规的真空绝热板芯材的热传导率降低了50％以上，同时本专利技术制备得到的芯材具有良好的耐压稳定性，在制备成真空绝热板后的真空环境中具有良好的绝热稳定性，在真空袋中抽真空至0.5Pa，温度为50℃，相对湿度为60％的条件下储存12个月后，热传导率基本不发生变化。具体实施方式：实施例1一种真空绝热板芯材，原料组分包括：丙烯酸、氧化钙、聚乙烯醇、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵、硬脂酸、亚硫酸氢钾、玻璃纤维、二氧化硅、聚酯纤维、1,4-环己烷二异氰酸酯、聚己二酸乙二醇、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、五甲基二亚乙基三胺、膨润土、扩链剂三羟甲基丙烷和吐温20；该真空绝热板芯材的制备方法步骤如下：步骤一，将以重量份计的丙烯酸5份，水20份加入到反应釜中，室温下加入氧化钙2份，搅拌40分钟，然后加入聚乙烯醇3份，继续搅拌20分钟，升温至35℃，加入甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵1份，搅拌5分钟后加入硬脂酸2份，亚硫酸氢钾1份，搅拌反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空绝热板芯材，其特征在于，原料组分以重量份计包括：丙烯酸5‑10份，氧化钙2‑6份，聚乙烯醇3‑7份，甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵1‑3份，硬脂酸2‑5份，亚硫酸氢钾1‑4份，玻璃纤维8‑15份，二氧化硅4‑8份，聚酯纤维5‑10份，1,4‑环己烷二异氰酸酯10‑15份，聚己二酸乙二醇3‑6份，硅烷偶联剂0.5‑1份，五甲基二亚乙基三胺0.1‑0.3份，膨润土2‑6份，扩链剂0.2‑0.8份，吐温20 0.3‑0.6份。

【技术特征摘要】
1. 一种真空绝热板芯材，其特征在于，原料组分以重量份计包括：丙烯酸5-10份，氧化钙2-6份，聚乙烯醇3-7份，甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵1-3份，硬脂酸2-5份，亚硫酸氢钾1-4份，玻璃纤维8-15份，二氧化硅4-8份，聚酯纤维5-10份，1,4-环己烷二异氰酸酯10-15份，聚己二酸乙二醇3-6份，硅烷偶联剂0.5-1份，五甲基二亚乙基三胺0.1-0.3份，膨润土2-6份，扩链剂0.2-0.8份，吐温20 0.3-0.6份。2. 根据权利要求1所述的真空绝热板芯材，其特征在于，所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷或双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物。3. 根据权利要求1所述的真空绝热板芯材，其特征在于，所述扩链剂为三羟甲基丙烷或二乙氨基乙醇。4. 一种权利要求1所述的真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤一，将丙烯酸，以重量份计的水20-40份加入到反应釜中，室温下加入氧化钙，搅拌40-50分钟， 然后加入聚乙烯醇，继续搅拌20-30分钟，升温至35-40℃，加入甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵，搅拌5-10分钟后加入硬脂酸，亚硫酸氢钾，搅拌反应200-300分钟，得到反应物...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯素梅，
申请(专利权)人：江苏经纬技术创新咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32