绝热材料及其制造方法技术

绝热材料(1)具备绝热层(10)，所述绝热层具有：多孔质结构体，其由多个颗粒连结而形成骨架，在内部具有细孔，在表面以及内部中的至少表面具有疏水部位；增强纤维；以及作为粘合剂的金属氧化物的纳米颗粒。绝热层(10)在500℃下保持30分钟的热重量分析中的质量减量率为10％以下。为10％以下。为10％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】绝热材料及其制造方法


[0001]本专利技术涉及使用了二氧化硅气凝胶等多孔质结构体的绝热材料及其制造方法。

技术介绍

[0002]二氧化硅气凝胶是二氧化硅微粒连结而形成骨架且具有10～50nm左右的大小的细孔结构的多孔质材料。二氧化硅气凝胶的导热率小于空气的导热率。因此，正在进行有效利用二氧化硅气凝胶的高绝热性的绝热材料的开发。例如专利文献1中记载了一种物品，其包含通过水分散性聚氨基甲酸酯而结合的二氧化硅气凝胶，且导热率为0.025W/m
·
K以下。如该物品那样，为了固定二氧化硅气凝胶而使用氨基甲酸酯树脂等粘合剂。
[0003]然而，若在500℃左右的高温气氛下利用使用了氨基甲酸酯粘合剂的以往的绝热材料，则存在作为有机成分的氨基甲酸酯粘合剂分解、劣化而产生气体、或者产生裂纹而无法保持形状的隐患。另外，由于氨基甲酸酯粘合剂是比较软质的，因此存在如下问题：在被压缩时，绝热材料被压垮而难以维持绝热结构。
[0004]另一方面，例如专利文献2～5中提出了使用硅酸盐等无机化合物作为粘合剂的复合材料。即，专利文献2中记载了具有二氧化硅气凝胶、有机粘合剂或无机粘合剂、以及玻璃纤维的复合材料，作为无机粘合剂，记载了水玻璃(硅酸钠)。专利文献3中记载了使用水溶性粘合剂以及粉末硅酸钠等无机粘合剂使气凝胶固体化而得到的绝热材料。专利文献4中记载了在无纺布(棉胎)上形成有具有气凝胶以及硅酸钠等无机粘合剂的层的挠性绝缘结构体。专利文献5中记载了具有二氧化硅气凝胶、能够通过水热反应而形成晶体的陶瓷原料液、表面活性剂以及增强纤维的绝热材料组合物。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特表2013
‑
534958号公报
[0008]专利文献2：日本特表平11
‑
513349号公报
[0009]专利文献3：日本特开2004
‑
10423号公报
[0010]专利文献4：日本特开2017
‑
155402号公报
[0011]专利文献5：国际公开第2013/141189号

技术实现思路

[0012]专利技术所要解决的问题
[0013]对于绝热材料，根据其用途，有时要求即使在高温气氛下使用也能够保持形状(耐热性)、以及即使被压缩也不易产生压垮、破裂而能够维持绝热性(耐压缩性)这两者。然而，若使用无机化合物作为粘合剂，则由粘合剂的分解、劣化引起的问题得到改善，但成形体变硬、变脆。在上述专利文献2～4中，仅记载了使用无机粘合剂，因此仅靠此难以提高耐热性以及耐压缩性。在上述专利文献5中，使用能够通过水热反应而形成晶体的陶瓷原料液，通过对包含该陶瓷原料液的绝热材料组合物进行脱水、加热以及加压，在二氧化硅气凝胶以
及增强纤维的表面进行陶瓷晶体的合成。所形成的陶瓷晶体发挥作为将二氧化硅气凝胶彼此结合的粘合剂的作用。根据专利文献5中记载的制造方法，需要绝热材料组合物的制备、向模具内的注入以及脱水、所得到的一次成形体的加热以及加压这样的工序。因此，工时多、繁杂且耗费成本。除此之外，由于使用模具进行成形，因此难以实现薄膜化。另外，所形成的陶瓷晶体是具有针状、纤维状等形状、且粒径为1～50μm左右的块状晶体(专利文献5的[0028]段、[0057]段)。因此，所得到的绝热材料并不满足所期望的耐热性以及耐压缩性。
[0014]本专利技术是鉴于这样的实际情况而完成的，其问题在于提供一种具有不仅绝热性优异而且耐热性以及耐压缩性也很优异的绝热层的绝热材料。另外，本专利技术的问题在于提供一种能够比较简单地制造该绝热材料的方法。
[0015]用于解决问题的手段
[0016](1)为了解决上述问题，本专利技术的绝热材料的特征在于，所述绝热材料具备绝热层，所述绝热层具有：多孔质结构体，其由多个颗粒连结而形成骨架，在内部具有细孔，在表面以及内部中的至少表面具有疏水部位；增强纤维；以及作为粘合剂的金属氧化物的纳米颗粒，该绝热层在500℃下保持30分钟的热重量分析中的质量减量率为10％以下。
[0017](2)为了解决上述问题，本专利技术的绝热材料的制造方法是在上述(1)的构成的基础上具有配置于所述绝热层的厚度方向上的单侧的第一基材的绝热材料的制造方法，其特征在于，所述绝热材料的制造方法具有：涂料制备工序，在该涂料制备工序中，制备绝热层用涂料，该绝热层用涂料具有所述多孔质结构体、所述增强纤维以及所述金属氧化物的纳米颗粒分散于液体中的分散液；以及涂布工序，在该涂布工序中，将该绝热层用涂料涂布于所述第一基材。
[0018]专利技术效果
[0019](1)本专利技术的绝热材料中的绝热层(以下，有时简称为“本专利技术的绝热层”)具有多孔质结构体，在该多孔质结构体中，多个颗粒连结而形成骨架，在内部具有细孔，在表面以及内部中的至少表面具有疏水部位。在多孔质结构体的骨架与骨架之间形成的细孔的大小为10～50nm左右，细孔大多为50nm以下的所谓的中孔。中孔比空气的平均自由行程小，因此热的移动受到阻碍。由此，本专利技术的绝热层发挥优异的绝热效果。
[0020]本专利技术的绝热层具有金属氧化物的纳米颗粒作为使构成成分结合的粘合剂。由于不使用有机材料作为粘合剂，因此即使在高温气氛下使用，也不会产生由粘合剂的分解、劣化引起的气体的产生、裂纹的产生。因此，本专利技术的绝热层即使在高温下也能够保持形状，质量不易减少。即，根据本专利技术的绝热层，将绝热层在500℃下保持30分钟，由其前后的质量计算出的质量减量率为10％以下。
[0021]在使用金属氧化物的纳米颗粒作为粘合剂时，与使用氨基甲酸酯树脂等有机材料的情况相比，能够将绝热层形成为硬质的。因此，即使被压缩，绝热层也不易被压垮，能够维持绝热结构。另外，通过将粘合剂形成为纳米颗粒(纳米级的颗粒)而不是上述专利文献5中记载的块状晶体，能够改善因具有无机化合物而引起的硬度、脆性的缺点。
[0022]除此之外，本专利技术的绝热层具有增强纤维。通过金属氧化物的纳米颗粒和增强纤维这两者的作用，高温下的形状保持性(耐热性)提高，即使被压缩也不易被压垮且不易破裂(即，耐压缩性提高)。由此，即使被压缩也能够维持绝热性。另外，通过具有增强纤维，用于形成绝热层的涂料的稳定性、成膜性提高，因此绝热层的强度以及耐热性提高。根据以上
内容，本专利技术的绝热材料的绝热性、耐热性以及耐压缩性优异。
[0023](2)根据本专利技术的绝热材料的制造方法，将绝热层用涂料涂布于第一基材而制造绝热层，该绝热层用涂料具有多孔质结构体、增强纤维以及金属氧化物的纳米颗粒分散于液体中的分散液。根据本专利技术的绝热材料的制造方法，不需要如上述专利文献5中记载的那样在绝热层的制造过程中使水热反应进行而合成块状晶体，也不需要使用模具。因此，能够比较简单地制造绝热层，由于采用涂布绝热层用涂料的方法，因此绝热层的薄膜化容易。另外，由于绝热层用涂料具有增强纤维，因此稳定性、成膜性优异。因此，能够制造强度以及耐热性优异本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种绝热材料，其特征在于，所述绝热材料具备绝热层，所述绝热层具有：多孔质结构体，其由多个颗粒连结而形成骨架，在内部具有细孔，在表面以及内部中的至少表面具有疏水部位；增强纤维；以及作为粘合剂的金属氧化物的纳米颗粒，该绝热层在500℃下保持30分钟的热重量分析中的质量减量率为10％以下。2.根据权利要求1所述的绝热材料，其特征在于，所述金属氧化物的纳米颗粒为二氧化硅颗粒。3.根据权利要求1或2所述的绝热材料，其特征在于，所述增强纤维为选自玻璃纤维以及氧化铝纤维中的一种以上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的绝热材料，其特征在于，所述多孔质结构体是经粉碎处理的多孔质结构体。5.根据权利要求1至4中任一项所述的绝热材料，其特征在于，所述多孔质结构体具有被倒角的形状。6.根据权利要求1至5中任一项所述的绝热材料，其特征在于，所述多孔质结构体为由多个二氧化硅颗粒连结而形成骨架的二氧化硅气凝胶。7.根据权利要求1至6中任一项所述的绝热材料，其特征在于，所述绝热层中的所述多孔质结构体的含量以除了该多孔质结构体以及所述增强纤维以外的成分为100质量份计，为50质量份以上且280质量份以下。8.根据权利要求1至7中任一项所述的绝热材料，其特征在于，所述绝热层中的所述增强纤维的含量以除了所述多孔质结构体以及该增强纤维以外的成分为100质量份计，为5质量份以上且200质量份以下。9.根据权利要求1至8中任一项所述的绝热材料，其特征在于，所述增强纤维的直径为6.5μm以上且18μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊谷信志，片山直树，林翔太，田口祐太朗，
申请(专利权)人：住友理工株式会社，
类型：发明
国别省市：