一种真空隔热板的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种真空隔热板的制备方法，属于隔热保温材料领域。本发明专利技术的硅藻土基多孔复合材料主要采用硅藻土和气相二氧化硅为主要原料，硅藻土与气相二氧化硅的质量比为1:29~9:1；其制备方法为：将硅藻土、气相二氧化硅和少量辅助材料按一定比例混合得到混合粉体，干燥处理后，将混合粉体进行装袋预压，得到硅藻土基多孔复合材料。本发明专利技术从微尺度上对复合粉体的微结构进行调控，从而获得具有极低导热系数的真空隔热板复合芯材，在航天航空、建筑、交通输运、家电等保温领域具有很大的应用前景。另外，本发明专利技术的制备方法具有工艺简单、成本低廉、条件易控、制备周期短、无需特殊设备、适合规模化生产等优点。

Diatom soil base porous composite material, preparation method and application thereof

The invention discloses a diatom soil base porous composite material, a preparation method and an application thereof, belonging to the field of heat insulation and heat preservation materials. Diatomite based porous composite material of the invention mainly adopts diatomite and fumed silica as the main raw material, the quality of diatomite and fumed silica is 1:29~9:1; the preparation method is as follows: the diatomite, fumed silica and a small amount of auxiliary materials in certain proportion are mixed powder, dried, mixed powder bag by preloading, diatomite based porous composite material. The present invention from the micro scale on the microstructure of the composite powder control, so as to obtain the vacuum insulation panel composite core material with low thermal conductivity, has great application prospect in aerospace, construction, traffic transport, appliances and thermal field. In addition, the preparation method of the invention has the advantages of simple process, low cost, easy condition control, short preparation cycle, no special equipment, suitable for large-scale production, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种硅藻土基多孔复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于隔热材料领域，具体涉及一种硅藻土基多孔复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
真空隔热板（VacuumInsulationPanel）又称为VIP板，是由填充芯材、吸附剂和真空保护表层组合而成。利用真空技术能够有效地避免空气对流引起的热传递，因此能够大大降低材料的导热系数，使其常温导热系数小于0.01W/mK，具有环保和高效节能的特性，是目前世界上最先进的高效保温材料。同其他材料相比，真空隔热板（VIP板）具有极低的导热系数，因此在保温技术要求相同时，具有保温层厚度薄，重量轻的优点，常用于航天航空、低温存储、家电和建筑保温等领域。填充芯材是VIP板最重要的组成部分，在VIP板的成本构成中占到50%以上。芯材不仅能使VIP板具有足够的机械强度，而且也是VIP板发挥隔热作用的主体材料，因此可以说芯材直接决定了VIP板的价格成本和性能质量。目前在亚洲地区生产的VIP板几乎都采用超细玻璃纤维棉做为填充芯材，具有成本较低、易工业化等优点。但是在使用寿命上存在一定的不足，极大限制了其应用。目前在欧洲（如德国的Vac-Q-Tec公司）生产的高端、高性能和长寿命的VIP板，则仍是以气相二氧化硅为主要结构材料来制备填充芯材。然而气相二氧化硅的高生产成本是阻止真空隔热板广泛使用的最重要因素。硅藻土是一种硅质岩石，是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成。其化学成分以SiO2为主，具有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的性质。我国硅藻土资源十分丰富，达20亿吨以上，价格低廉，若能发展具有自主知识产权的高端硅藻土产品，进一步拓展硅藻土材料的应用范围，对于实现硅藻土材料的高附加值利用，提升我国硅藻土产业的国际竞争力都具有重要意义。另一方面，目前我国建筑总面积超过400亿平方米，其中有超过90%属于高能耗建筑。到2016年为止，建筑能耗约占社会总能耗的33%。并且与同纬度气候环境接近的其它发达国家相比较，我国单位面积的居住建筑采暖能耗是其3倍左右，造成极大的能源浪费。当前建筑业采用的解决方法大多是使用保温板（PU材料为主），阻燃性低，占用空间大，并且保温隔热效果不甚理想。如果能开发出一种价格低廉、性能优异的真空隔热板，应用于建筑保温领域，不仅具有极大的经济效益，还能为我国的“节能减排”目标提供助力。本专利技术利用具有天然多孔结构的硅藻土材料为基材，结合气相二氧化硅纳米颗粒对其进行微结构重整，制备具有多级孔道结构的“气相二氧化硅/硅藻土”复合材料，并将其用作高性能真空隔热板（VIP板）的填充芯材。根据专利和文献检索结果，目前尚未见有采用硅藻土作为基材，与气相二氧化硅进行复合制备用作高性能真空隔热板填充芯材的相关专利报道。
技术实现思路
针对现有真空隔热板芯材性价比较低的不足，本专利技术的目的是提供一种工艺步骤简单、生产成本较低、可用于真空隔热板芯材的硅藻土基多孔复合材料及其制备方法，用来制备高性价比的真空隔热板填充芯材。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种硅藻土基多孔复合材料，主要原料为硅藻土和气相二氧化硅；硅藻土与气相二氧化硅的质量比为1:29~9:1。所述的硅藻土包括擦洗法提纯的硅藻土和酸浸法提纯的硅藻土；所述的气相二氧化硅包括亲水性气相二氧化硅和疏水性气相二氧化硅。如上所述的硅藻土基多孔复合材料的制备方法，包括如下步骤：a)将硅藻土与气相二氧化硅按照设计所需比例进行混合，混合时间0.5~24小时，得到气相二氧化硅/硅藻土复合粉体A；b)在复合粉体A中添加辅助材料，混合时间0.5~24小时，得到混合物料B；c)对混合物料B进行干燥处理，干燥温度：70~200℃，时间3~72小时；d)将干燥后的混合物料B进行装袋，并放入模具中进行预压，压力0.24MPa~30MPa，保压时间1~30分钟，得到硅藻土基多孔复合材料。步骤a）的辅助材料为开孔型膨胀珍珠岩、中空型膨胀珍珠岩、闭孔型膨胀珍珠岩、超细玻璃纤维、短切玻璃纤维、玄武岩纤维、硅酸铝纤维、聚丙烯纤维、活性碳纤维和活性炭的一种或多种。步骤b）中所述的复合粉体A与辅助材料的质量比为1:1~100:1。步骤a)和步骤b)中混合方法为机械振动混合、搅拌混合或研磨混合。步骤c）中的干燥处理手段包括：常压干燥、真空干燥、鼓风干燥、微波干燥或红外线干燥。步骤d）中所述的袋子为尼龙袋、涤纶袋、亚克力袋、聚丙烯纤维袋、棉袋、纱袋、丝袋、麻袋和混合纤维袋中任一种，目数80~600目。本专利技术还保护所述的硅藻土基多孔复合材料的应用，所述的硅藻土基基多孔复合材料作为真空隔热板的芯材。本专利技术的有益效果在于：本专利技术利用廉价硅藻土来部分代替价格昂贵的气相二氧化硅，利用微孔网袋为容器，不仅可保证芯材内部的真空度，还可有效解决无机复合粉体的飘散问题，所制得的复合材料不但具备与气相二氧化硅较相近的热导率，而且总体原料成本相对于纯气相二氧化硅有较大幅度的降低。加之整个制备过程工艺简单，无需特殊加工设备，条件易控，有工业推广应用意义。利用本专利技术制备的高性价比的真空隔热板填充芯材将具有良好隔热保温特性，在常温下（20~40℃）其导热系数可达0.004W/(m•K)，在建筑、运输和家电保温领域有很大的应用潜力。附图说明图1为硅藻土与气相二氧化硅质量比为9:1复合粉体的扫描电镜照片。图2为硅藻土与气相二氧化硅质量比为7:3复合粉体的扫描电镜照片。图3为硅藻土与气相二氧化硅质量比为6:4复合粉体的扫描电镜照片。图4为硅藻土与气相二氧化硅质量比为5:5复合粉体的扫描电镜照片。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不仅仅限于这些实施例。下面进一步结合附图和实施例以详细说明本专利技术。同样应理解，以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，示例中具体的质量、反应时间和温度、工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，本领域的技术人员根据本专利技术的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本专利技术的保护范围。实施例1：（1）以硅藻土、气相二氧化硅为原料，按照9:1的比例对其进行机械振动混合，混合时间为1小时，得到混合粉体A，其微观结构如图1中扫描电镜照片所示；（2）以活性碳纤维为辅助材料，按与混合粉体A质量比为1:10的比例与其进行机械混合，将混合后的物料B放入常压干燥箱中110℃烘干24小时；（3）将混合物料B装入300目微孔袋中，封口后放入模具中，对其施加1MPa的压力，保压10分钟后得到硅藻土基多孔复合材料，作为真空隔热板的填充芯材，厚度为10mm；（4）将芯材放入包装材料中进行真空包装得到真空隔热板，经包装后真空袋内的真空度为0.1mbar。对所制得的真空隔热板的热导率进行测试，在常温下（20~40℃）该板的导热系数为0.018W/(m•K)。实施例2：（1）以硅藻土、气相二氧化硅为原料，按照7:3的比例对其进行机械振动混合，混合时间为1小时，得到混合粉体A，其微观结构如图2中扫描电镜照片所示；（2）以短切玻璃纤维为辅助材料，按与混合粉体A质量比为1:30的比例与其进行机械混合，将混合后的物料B放入常压干燥箱中110℃烘干24小时；（3）将混合物料B装入300目微孔袋中，封口后放入模具中，对其施加1MPa的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅藻土基多孔复合材料，其特征在于：主要原料为硅藻土和气相二氧化硅；硅藻土与气相二氧化硅的质量比为1:29~9:1。

【技术特征摘要】
1.一种硅藻土基多孔复合材料，其特征在于：主要原料为硅藻土和气相二氧化硅；硅藻土与气相二氧化硅的质量比为1:29~9:1。2.根据权利要求1所述的硅藻土基多孔复合材料，其特征在于：所述的硅藻土包括擦洗法提纯的硅藻土和酸浸法提纯的硅藻土；所述的气相二氧化硅包括亲水性气相二氧化硅和疏水性气相二氧化硅。3.一种如权利要求1所述的硅藻土基多孔复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：a)将硅藻土与气相二氧化硅按照设计所需比例进行混合，混合时间0.5~24小时，得到气相二氧化硅/硅藻土复合粉体A；b)在复合粉体A中添加辅助材料，混合时间0.5~24小时，得到混合物料B；c)对混合物料B进行干燥处理，干燥温度：70~200℃，时间3~72小时；d)将干燥后的混合物料B进行装袋，并放入模具中进行预压，压力0.24MPa~30MPa，保压时间1~30分钟，得到硅藻土基多孔复合材料。4.根据权利要求3所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄建东，崔秀容，范毜仔，钟智华，田勤奋，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建,35