CN105733006B - 具有储热和反辐射结构的多层保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有储热和反辐射结构的多层保温材料及其制备方法。所述保温材料涉及使用低导热系数材料、高热容材料和反辐射材料，分别从传导和辐射传热两个角度综合考虑热损失的原因，从而根据其热损失的情况有针对性的进行制备的薄层保温复合材料。所述方法包括：1)使用储热材料；2)中空材料；3)金属薄膜材料。本发明制得的带储热和反辐射结构的多层保温材料能针对热量传递的多种原理进行保温，因此在较薄的条件下就能达到很好的保温效果，尤其是在温度较高时，保温效果更明显。

Description

具有储热和反辐射结构的多层保温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于保温材料领域；具体涉及一种具有储热和反辐射结构的多层保温材料及其制备方法；尤其是一种利用储热材料与中空材料阻止热传导以及金属薄膜材料阻止热辐射方法相结合制备的复合多层保温材料及其制备方法。
背景技术
当前，能源安全已经成为世界各国关注的焦点问题，它直接关系到国家的经济发展和安全保障。在大力发展各种新能源的同时，各国科学家也将目光投向同样能够实现节能减排的保温材料。因此，新型保温材料的研究具有重大的理论与实践意义。
现有保温材料的研究方向主要集中在：使用导热系数较低的材料以减少热量通过传导的方式散失；或者使用多孔材料，利用其内部较难发生对流的空气阻止热量的散失。基于上述原理制成的保温材料的保温效果与其厚度直接相关，因此在实际应用时通常占体积较大，具有相当大的局限性；而且市售保温材料通常仅仅涉及热传导或辐射的单一保温原理，保温效果往往不够理想。
发明内容
为了解决上述问题，本发明利用特定的储能材料与中空材料制成浆料，直接涂布在金属薄膜上形成多层复合保温材料。其保温原理是利用金属薄膜减少热辐射的损失同时，中空材料也可以有效降低热传导的损失。储热材料的存在，又使得材料自身的温度处于较小范围，减小对外散热的温度梯度。
为此，本发明提供了一种具有储热和反辐射结构的多层保温材料及其制备方法。
具体而言，本发明采取了如下技术方案：一种具有储热和反辐射结构的多层保温材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)将储热材料直接或经过表面处理后加入到高分子乳液中，制成复合浆料备用；储热材料在所述复合浆料中的添加量为5wt％-15wt％，优选为7wt％-12wt％，最优选为8wt％-10wt％；
2)将填料经过表面处理后制成水溶性浆料，固含量为20％-50％，优选为25％-45％，最优选为35％-40％；
3)将步骤2)的水溶性浆料加入到步骤1)的复合浆料中，得到含填料与储热材料的浆料；
4)将步骤3)得到的浆料涂布在单面或双面具有金属薄膜的基材上，所述浆料干燥后的涂层厚度为0.5mm-10mm，优选为1mm-8mm，最优选为2mm-6mm；
所述方法中，所述储热材料选自石蜡乳液、乳化硬脂酸溶液、水性铝银浆、聚酰亚胺、氧化镁或氧化镁铝粉末中的一种或多种。
所述方法中，所述填料选自粉煤灰漂珠、中空的三氧化二铝微珠或二氧化硅微珠中的一种或多种。
所述方法中，所述金属薄膜选自铝箔、锡箔、银箔或铜箔中的一种或多种。优选地，所述基材为单面具有铝箔的PET薄膜，并且浆料干燥后的涂层厚度为3mm-5mm。
又一方面，本发明提供了上述制备方法得到的具有储热和反辐射结构的多层保温材料。
具体而言，本发明采取了如下技术方案：一种具有储热和反辐射结构的多层保温材料，包括单面或双面具有金属薄膜的基材，金属薄膜上具有含填料与储热材料的浆料的保温涂层，其中，所述浆料按照下列步骤制备：
1)将储热材料直接或经过表面处理后加入到高分子乳液中，制成复合浆料备用；储热材料在所述复合浆料中的添加量为5wt％-15wt％，优选为7wt％-12wt％，最优选为8wt％-10wt％；
2)将填料经过表面处理后制成水溶性浆料，固含量为20％-50％，优选为25％-45％，最优选为35％-40％；
3)将步骤2)的水溶性浆料加入到步骤1)的复合浆料中，得到含填料与储热材料的浆料。
保温涂层的厚度为0.5mm-10mm，优选为1mm-8mm，最优选为2mm-6mm。优选基材为双面具有金属薄膜的基材，并且保温涂层的厚度优选为3mm-5mm。
所述多层保温材料中，所述储热材料选自石蜡乳液、乳化硬脂酸溶液、水性铝银浆、聚酰亚胺、氧化镁或氧化镁铝粉末中的一种或多种。
所述多层保温材料中，所述填料选自粉煤灰漂珠、中空的三氧化二铝微珠或二氧化硅微珠中的一种或多种。
所述多层保温材料中，所述金属薄膜选自铝箔、锡箔、银箔或铜箔中的一种或多种。
所述多层保温材料中，基材选自PET薄膜材料。优选地，所述基材为单面具有铝箔的PET薄膜，并且保温涂层的厚度为3mm-5mm。
与现有技术相比，本发明具有下列有益技术效果：
(1)本发明具有储热和反辐射结构的多层保温材料具有针对多种热量传递原理进行保温的特性，在较薄的条件下就能达到较好的保温效果，尤其是在温度较高时，保温效果更佳；
(2)本发明多层保温材料的综合成本、保温效果和占用的体积等综合导热性能相对于现有技术具有显著提升，可以被灵活的应用在不同的场合。
附图说明
图1是基于单面具有金属薄膜的基材的本发明多层保温材料。
图2是基于双面具有金属薄膜的基材的本发明多层保温材料。
图3是现有技术的多层保温材料。
具体实施方式
下面将结合本申请的具体实施方式，对本申请的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，而不能限制本申请，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本申请可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
采用石蜡乳液为储热材料，将其直接加入到高分子乳液中，制成复合浆料备用；石蜡乳液在所述复合浆料中的添加量为8wt％；采用粉煤灰漂珠为中空材料，将其经过表面处理后制成水溶性浆料，固含量为40％；将水溶性浆料加入到复合浆料中，得到含填料与储热材料的浆料。将所得浆料涂布在单面铝箔的基材上，其中铝膜厚度为10μm，基材PET薄膜厚度为50μm，控制干燥后的涂层为1mm，结构如图1所示，备用。
实施例2
采用石蜡乳液为储热材料，将其直接加入到高分子乳液中，制成复合浆料备用；石蜡乳液在所述复合浆料中的添加量为10wt％；采用粉煤灰漂珠为中空材料，将其经过表面处理后制成水溶性浆料，固含量为35％；将水溶性浆料加入到复合浆料中，得到含填料与储热材料的浆料。将所得浆料涂布在双面铝箔的基材上，其中每层铝膜厚度为10μm，基材PET薄膜厚度为50μm，控制干燥后的涂层为1mm，结构如图2所示，备用。
实施例3
采用石蜡乳液为储热材料，将其直接加入到高分子乳液中，制成复合浆料备用；石蜡乳液在所述复合浆料中的添加量为10wt％；采用粉煤灰漂珠为中空材料，将其经过表面处理后制成水溶性浆料，固含量为35％；将水溶性浆料加入到复合浆料中，得到含填料与储热材料的浆料。将所得浆料涂布在单面铝箔的基材上，其中铝膜厚度为10μm，基材PET薄膜厚度为50μm，控制干燥后的涂层为3mm，结构如图1所示，备用。
实施例4
采用聚酰亚胺为储热材料，三氧化二铝为中空材料，按实施例2的方法制备含填料与储热材料的浆料。将所得浆料涂布在单面铜箔的基材上，其中铜膜厚度为5μm，基材PET薄膜厚度为50μm，控制干燥后的涂层为1mm，结构如图1所示，备用。
实施例5
采用氧化镁为储热材料，二氧化硅微珠为中空材料，按实施例2的方法制备浆料，涂布在单面银箔的基材上，其中银膜层厚度为5μm，基材PET薄膜厚度为50μm，控制干燥后的涂层为1mm，结构如图1所示，备用。
对比例1
采用硬脂酸为储热材料，粉煤灰漂珠为中空材料，按实施例2的方法制备浆料，涂布基材PET薄膜上，其厚度为50μm，控制干燥后的涂层为1mm，结构如图3所示，备用。
将实施例1-5和对比例1制得的保温样板进行性能测试。具体操作方式如下：在恒温箱中把不同的保温样板放在两个相同的温度之间，然后加热其中的一侧，两侧温度差在10℃，检测另一侧12个小时内的升温曲线与最后的温度差。表1-3分别给出了40℃、50℃和60℃条件下不同保温样板样品的保温效果。
表1 40℃条件下不同保温样板的保温效果
(注：一侧温度为40℃，另一侧为30℃的环境。)
表2 50℃条件下不同保温样板的保温效果
(注：一侧温度为50℃，另一侧为40℃的环境。)
表3 60℃条件下不同保温样板的保温效果
(注：一侧温度为60℃，另一侧为50℃的环境)
通过实施例1-5和对比例1进行保温测试可以看出，采用相同的测试条件下，采用了储能与中空材料的涂层有一定的保温效果，但对于添加了金属薄膜的多层复合保温板，明显具有更好的保温效果，特别是在温度较高的条件下，效果更明显。此外，本发明多层保温材料的综合成本、保温效果和占用的体积等综合导热性能相对于现有技术具有显著提升，可以被灵活的应用在不同的场合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种更改和变换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有储热和反辐射结构的多层保温材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)将储热材料直接或经过表面处理后加入到高分子乳液中，制成复合浆料备用；储热材料在所述复合浆料中的添加量为5wt％-15wt％；
2)将填料经过表面处理后制成水溶性浆料，固含量为20％-50％；
3)将步骤2)的水溶性浆料加入到步骤1)的复合浆料中，得到含填料与储热材料的浆料；
4)将步骤3)得到的浆料涂布在单面或双面具有金属薄膜的基材上，所述浆料干燥后的涂层厚度为0.5mm-10mm。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述储热材料选自石蜡乳液、乳化硬脂酸溶液中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述填料选自粉煤灰漂珠、中空的三氧化二铝微珠或二氧化硅微珠中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属薄膜选自铝箔、锡箔、银箔或铜箔中的一种或多种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中，所述基材为单面具有铝箔的PET薄膜，并且浆料干燥后的涂层厚度为3mm-5mm。
6.一种具有储热和反辐射结构的多层保温材料，包括单面或双面具有金属薄膜的基材，金属薄膜上具有含填料与储热材料的浆料的保温涂层，保温涂层的厚度为0.5mm-10mm；其特征在于，所述浆料按照下列步骤制备：
1)将储热材料直接或经过表面处理后加入到高分子乳液中，制成复合浆料备用；储热材料在所述复合浆料中的添加量为5wt％-15wt％；
2)将填料经过表面处理后制成水溶性浆料，固含量为20％-50％；
3)将步骤2)的水溶性浆料加入到步骤1)的复合浆料中，得到含填料与储热材料的浆料。
7.根据权利要求6所述的多层保温材料，其中，所述储热材料选自石蜡乳液、乳化硬脂酸溶液中的一种或两种。
8.根据权利要求6所述的多层保温材料，其中，所述填料选自粉煤灰漂珠、中空的三氧化二铝微珠或二氧化硅微珠中的一种或多种。
9.根据权利要求6所述的多层保温材料，其中，所述金属薄膜选自铝箔、锡箔、银箔或铜箔中的一种或多种。
10.根据权利要求6-9任一项所述的多层保温材料，其中，所述基材为单面具有铝箔的PET薄膜，并且保温涂层的厚度为3mm-5mm。
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