CN116478639A - 用于制备高温纳米复合隔热板的粘接剂、高温纳米复合隔热板及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于制备高温纳米复合隔热板的粘接剂、高温纳米复合隔热板及其制备方法和应用，用于制备高温纳米复合隔热板的粘接剂由无机胶黏剂和有机胶黏剂复配而成，所述无机胶黏剂包括硅溶胶，所述有机胶黏剂包括聚乙烯醇、纤维素以及淀粉醚中的至少一种。高温纳米复合隔热板，由N块高温板通过前述粘接剂粘接而成；其中N为大于1的自然数；采用有机胶黏剂，首先有机胶黏剂具有良好的增稠作用，能够提高硅溶胶的凝滞效果，减缓硅溶胶的渗透作用，使胶黏剂涂覆更均匀，提高硅溶胶的使用效果。可以节约调试生产线以及购买设备、仓库管理以及生产管理等成本。

Description

用于制备高温纳米复合隔热板的粘接剂、高温纳米复合隔热 板及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及隔热板材的技术领域，具体涉及一种用于制备高温纳米复合隔热板的粘接剂、高温纳米复合隔热板及其制备方法和应用。
背景技术
在一些特殊使用的场景中，采用高密度且高厚度的高温纳米隔热板(以下简称高温板)用铣刀雕刻出所需要的空腔和异型结构。实际产品要求会出现以下情况，公司常规生产高温板的成型机由于压力不够不能一次性将粉料压制成超厚且高密度的高温板，不能满足使用所需要的厚度和密度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制备高温纳米复合隔热板的粘接剂、高温纳米复合隔热板及其制备方法和应用，解决了现有常规生产所用成型机由于压力不够不能一次性将粉料压制成超厚且高密度的高温板，不能满足使用所需要的厚度和密度的问题，本发明通过采用复配的粘接剂，将现有较薄的高温板进行粘接制备出满足相应厚度要求和密度要求的高温板，也可以减少多种规格板材余料浪费的生产管理成本。
第一方面，本发明提供一种用于制备高温纳米复合隔热板的粘接剂，由无机胶黏剂和有机胶黏剂复配而成，所述无机胶黏剂包括硅溶胶，所述有机胶黏剂包括聚乙烯醇、纤维素以及淀粉醚中的至少一种。
本发明的有益效果：硅溶胶具有低粘度、耐高温、易分散、对微纳米多孔材料有很好的渗透性，可以加强板材之间的结合力，但是硅溶胶在此高温板上使用，会出现速干、渗透过深的现象影响粘接效果以及板材隔热性能；本发明采用有机胶黏剂，首先有机胶黏剂具有良好的增稠作用，能够提高硅溶胶的凝滞效果，减缓硅溶胶的渗透作用，使胶黏剂涂覆更均匀，提高硅溶胶的使用效果。
第二方面，本发明还提供一种高温纳米复合隔热板，由N块高温板通过前述的粘接剂粘接而成；其中N为大于1的自然数。
本发明的有益效果：本发明仅采用粘接剂将现有或能够制备得到的高温板进行粘接即可得到满足特定条件下厚度和密度要求的高温纳米复合隔热板，能够提高多规格产品的生产能力；同时可以节约调试生产线以及购买设备、仓库管理以及生产管理等成本。
作为一种可能的设计，所述粘接剂粘接后形成粘接层，每一层所述粘接层的厚度小于1mm。
作为一种可能的设计，所述粘接剂粘接后形成粘接层，每一层所述粘接层的厚度小于0.5mm。
作为一种可能的设计，每一层所述粘接层的导热系数小于1mW/(m.K)。
作为一种可能的设计，所述高温板由气相二氧化硅纳米粉体、烧结抑制剂、遮光剂以及增强纤维干粉混合模压制成。
第三方面，本发明提供一种前述高温纳米复合隔热板的制备方法，包括：
测定所述高温板的密度，根据高温板的密度配制相应浓度的有机胶黏剂和无机胶黏剂以及确定有机胶黏剂和无机胶黏剂的复配比例；
将无机胶黏剂和有机胶黏剂混合，得到粘接剂；
将所述粘接剂涂抹于每一块所述高温板的粘接面上；
将N块所述高温板重叠实现粘接，后将整体进行压制，得到所述高温纳米复合隔热板。
本发明的有益效果：本发明采用现有的压制设备即可实现多块高温板的粘接以满足需要的密度和厚度，并且制备得到的高温纳米复合隔热板经高温(800℃)处理后层间不分层和不崩裂，一层粘接层导致导热系数上升<1mW/(m·K)。
第四方面，本发明还提供了前述高温纳米复合隔热板在制备隔热设备或异形件中的应用，其中，所述隔热设备包括隔热盒；所述隔热设备和异形件可以采用对所述高温纳米复合隔热板进行雕刻而得到。
附图说明
图1为实施例2中高温板的实物图；
图2为实施例2制备得到的高温纳米复合隔热板沿长度方向进行切剖所得截面图；
图3为实施例2制备高温纳米复合隔热板高温煅烧后的实物图；
图4为实施例4制备所得隔热盒的结构示意图；
图5为实施例4制备所得隔热盒的俯视图；
图6为图5沿A-A的剖面图；
图7为图5沿B-B的剖面图；
图8为实施例4制备所得隔热盒的实物图。
图9为对比例2制得的高温纳米复合隔热板的截面图。
其中，1-高温板，2-粘接层；3-空腔。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有的高温板的密度和厚度均不能满足一些特殊使用场景的需求(需求量不高)，然而已有的成型机又不能制备出满足这些特殊使用场景需求的高温板，比如现有标准版的高温板的参数为：密度250-340kg/m3，厚度有10mm、25mm以及50mm等，而一些场景要求厚度大于100mm，同时密度要求不低于340kg/m3，因此要制备满足特殊使用场景的高温板就得购买新的设备，但是会导致制造成本增加和减少多种规格板材余料浪费。
针对现有技术存在的上述问题，本发明的发明人采用粘胶剂将不同密度和厚度的标准版的高温板进行粘接后压制而成，不仅能够满足特殊使用场景的要求，还能避免购买新的成型机，从而降低了生产成本，并且可以减少多种规格板材余料浪费的生产管理成本。
第一方面，本发明提供一种用于制备高温纳米复合隔热板的粘接剂，由无机胶黏剂和有机胶黏剂复配而成，所述无机胶黏剂包括硅溶胶，所述有机胶黏剂包括聚乙烯醇、纤维素以及淀粉醚中的至少一种。
本发明中，由于高温板本身是采用纳米级的材料制备而成，而硅溶胶能够快速干燥成型和渗透入纳米材料内，从而影响粘接效果以及高温板的隔热性能。本发明采用有机胶黏剂，比如聚乙烯醇、纤维素以及淀粉醚等，所述有机胶黏剂具有良好的成膜性、乳化性以及增稠作用，与硅溶胶复配使用，有以下两个方面作用：1.提高硅溶胶表面张力，降低硅溶胶对高温板表面的润湿作用，可以减少硅溶胶的渗透深度，降低高温板对硅溶胶的吸收速率，延长硅溶胶在表面的保持时间，有利于两面粘接；2.有机胶黏剂的成膜性，在大气压下，也会提高粘接面的结合力，提高了初始粘接效果。
本发明中，所述无机胶黏剂的浓度和有机胶黏剂的浓度，以及两者的混合比例均根据所要制备得到的高温纳米复合隔热板的密度进行相应配制。一般情况下，据所要制备得到的高温纳米复合隔热板的密度越高，就采用更低粘稠度的粘接剂。因此本发明中不对无机胶黏剂和有机胶黏剂各自的浓度和复配比例进行限定。采用本发明公开的粘接剂也可以实现不同厚度高温板之间的粘接，完全没有够买新的大压力成型机的必要性，从而降低制造成本。
第二方面，本发明提供一种高温纳米复合隔热板，由N块高温板通过前述的粘接剂粘接而成；其中N为大于1的自然数。
本发明用于实现不同数量高温板之间的粘接形成一个整体以满足市场需要。
本发明中，仅采用粘接剂将现有或能够制备得到的高温板进行粘接即可得到满足特定条件下厚度和密度要求的高温纳米复合隔热板，能够提高多规格产品的生产能力；同时可以节约调试生产线以及购买设备、仓库管理以及生产管理等成本。
本发明中，所述高温板可以为前述的现有标准版的高温板也可以自行制备得到的高温板，比如由气相二氧化硅纳米粉体、烧结抑制剂、遮光剂以及增强纤维干粉混合模压制成。
本发明中，所述粘接剂粘接后形成粘接层，每一层所述粘接层的厚度小于1mm，优选0.5mm，以不明显影响得到的高温纳米复合隔热板的导热性能。一般情况下，每一层所述粘接层的导热系数小于1mW/(m·K)表示没有明显的影响作用。
第三方面，本发明提供前述高温纳米复合隔热板的制备方法，包括：
测定前述高温板的密度，根据高温板的密度配制相应浓度的有机胶黏剂和无机胶黏剂以及确定有机胶黏剂和无机胶黏剂的复配比例；
将无机胶黏剂和有机胶黏剂混合，得到粘接剂；
将所述粘接剂涂抹于每一块所述高温板的粘接面上；
将N块所述高温板重叠实现粘接，后将整体进行压制，得到所述高温纳米复合隔热板。
本发明公开的制备方法简单，并且能够成功制备得到满足要求的高温纳米复合隔热板；从而节约制造成本。
第四方面，本发明还提供了前述高温纳米复合隔热的应用，主要是作为各种一体的异形件和隔热设备的原材料使用；通过对原材料进行雕刻以达到所需的目标产品。
实施例
实施例1
采用2质量份8wt％2488聚乙烯醇溶液和3质量份30wt％碱性硅溶胶混合均匀得到粘接剂。
实施例2
本实施例中的高温板为现有标准版的高温板，如图1所示，规格为300mm*300mm*30mm，高温板的数量为6块，将6块高温板分成3组，记录为第一组；第二组以及第三组，3组均进行以下步骤制备。
制备高温纳米复合隔热板，包括以下步骤：
S1.测量高温板的密度，如表1所示；
S2.将实施例1制备得到的粘接剂涂覆于2块高温板需要粘接的面上(粘接剂涂覆的厚度不超过1mm)；
S3.粘接后放置于压制机中进行压制，所得高温纳米复合隔热板，高温纳米复合隔热板沿长度方向进行切剖，截面图如图2所示。
测定粘接后所得高温纳米复合隔热板的厚度，密度和导热系数。
对比例1
本对比例中的高温板为现有标准版的高温板，规格为300mm*300mm*30mm，高温板的数量为3块，将3块高温板分成3组，记录为第一组；第二组以及第三组，3组均进行以下步骤制备。
制备高温纳米复合隔热板，包括以下步骤：
S1.测量高温板的密度，如表1所示；
S2.将高温板放置于压制机中进行压制。
测定压制后高温板的密度和导热系数，如表1所示。
对比例2
本对比例中的高温板为现有标准版的高温板，规格为300mm*300mm*30mm，高温板的数量为6块，将6块高温板分成3组，记录为第一组；第二组以及第三组，3组均进行以下步骤制备。
制备高温纳米复合隔热板，包括以下步骤：
S1.测量高温板的密度，如表1所示；
S2.将实施例1的碱性硅溶胶涂覆于2块高温板需要粘接的面上，(碱性硅溶胶涂覆的厚度不超过1mm)；
S3.粘接后放置于压制机中进行压制。
测定粘接后所得高温纳米复合隔热板的厚度，密度和导热系数，如表1所示。粘接后的截面图，如图9所示。
试验例
将实施例2制备得到的高温纳米复合隔热板置于800℃温度中，空气气氛中，煅烧24h，煅烧后的高温纳米复合隔热板如图3所示。
表1
需要说明的是：表1中所述的“密度”的密度存在较小的差异，是因为制备实施例中的板材时除了粘接还有进行压制，因此导致板材的密度有轻微增大。
由表1可知，由于压制的原因，因此高温板在压制后其厚度均有降低(不压缩的话，厚度应该是大于50mm)，当压制后密度无明显差异时(仅差2或3kg/m3，不构成明显差异)，可以看出当采用实施例1制备得到粘胶剂将两层高温板粘接后，高温板的导热系数有增加，但是增幅小于1mW/(m·K)，因此，采用本发明公开的粘接剂不会明显影响高温板的隔热性能，值得推广使用。
由图2可知，高温纳米复合隔热板的粘接界面良好，没有空隙和裂纹。
由图3可知，经过高温处理后的高温纳米复合隔热板没有出现肉眼可见的分层和崩裂现象，由此可知，采用本发明公开的粘接剂不仅能够实现高温板之间的良好粘接，而且粘接后得到的高温纳米复合隔热板具有良好耐高温性能，完全可以在耐高温环境中使用，值得推广使用。
实施例4
本实施例中的高温板1为现有标准版的高温板1，高温板1的数量为3块。
制备高温纳米复合隔热板，包括以下步骤：
S1.将实施例1制备得到的粘接剂涂覆于3块高温板1需要粘接的面上(粘接剂涂覆的厚度不超过1mm，形成2层粘接层2)；
S2.粘接后放置于压制机中进行压制，所得高温纳米复合隔热板。
对实施例4制备得到的高温纳米复合隔热板采用铣刀雕刻出具有空腔3结构的隔热盒，如图4所示。隔热盒的俯视图如图5所示。沿图5中A-A的截面图，结果如图6所示。沿图5中B-B的截面图，结果如图7所示。对实施例4制备得到的高温纳米复合隔热板采用铣刀雕刻出具有空腔3结构的隔热盒，实物图如图8所示。
由图4可知，本发明制备得到的高温纳米复合隔热板可以成功雕刻(即没有因为材料的原因造成次品率)，因此值得推广使用，进而节约制造成本；还可以承受切割等加工工艺，应用前景广阔。
综上所述，本发明公开的采用硅溶胶和有机胶黏剂复配形成的粘接剂，不仅解决了现有常规生产所用成型机由于压力不够不能一次性将粉料压制成超厚且高密度的高温板，不能满足使用所需要的厚度和密度的问题，而且由于硅溶胶具有低粘度、耐高温、易分散、对微纳米多孔材料有很好的渗透性，可以加强板材之间的结合力，但是硅溶胶在此高温板上使用，会出现速干、渗透过深的现象影响粘接效果以及板材隔热性能；本发明采用有机胶黏剂具有良好的增稠作用，能够提高硅溶胶的凝滞效果，减缓硅溶胶的渗透作用，使胶黏剂涂覆更均匀，提高硅溶胶的使用效果。
特别是针对有机胶黏剂为聚乙烯醇时，聚乙烯醇具有良好的成膜性、乳化性，与硅溶胶复配后得到的粘接剂有以下两个方面作用：1.提高了硅溶胶的表面张力，降低硅溶胶对高温板表面的润湿作用，可以减少硅溶胶的渗透深度，降低高温板对硅溶胶的吸收速率，延长硅溶胶在表面的保持时间，有利于两面粘接；2.聚乙烯醇的成膜性，在大气压下，也会提高粘接面的结合力，提高了初始粘接效果。
本发明可根据不同要求制备多规格的高温板，丰富产品规格，提高多规格产品的生产能力，同时可以节约调试生产线以及购买设备、仓库管理以及生产管理等成本。
本发明制备得到的高温纳米复合隔热板中各个高温板之间不仅具有良好的粘接强度，而且经高温处理后各个高温板之间不分层和不崩裂，一层粘接层导致导热系数上升<1mW/(m·k)，即对隔热性能没有明显的影响，因此本发明公开的粘接剂具有良好的隔热性能和粘接性能，值得推广使用；不仅仅局限于高温板的粘接，针对其他需要粘接且对导热性能要求不高的领域中也可以应用，比如不能一体成型的各个摆件的制备。
由表1可知，实施例2和对比例2相比，突出了采用有机胶黏剂特别是聚乙烯醇，能够明显改善硅溶胶的粘接性能，具体表现为：实施例2制备得到的高温纳米复合隔热板的粘缝明显小于对比例2，导致实施例2制备得到的高温纳米板复合板的导热系数明显低于对比例2所得复合隔热板。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于制备高温纳米复合隔热板的粘接剂，其特征在于，由无机胶黏剂和有机胶黏剂复配而成，所述无机胶黏剂包括硅溶胶，所述有机胶黏剂包括聚乙烯醇、纤维素以及淀粉醚中的至少一种。
2.一种高温纳米复合隔热板，其特征在于，由N块高温板通过权利要求1所述的粘接剂粘接而成；其中N为大于1的自然数。
3.根据权利要求2所述的高温纳米复合隔热板，其特征在于，所述粘接剂粘接后形成粘接层，每一层所述粘接层的厚度小于1mm。
4.根据权利要求3所述的高温纳米复合隔热板，其特征在于，所述粘接剂粘接后形成粘接层，每一层所述粘接层的厚度小于0.5mm。
5.根据权利要求4所述的高温纳米复合隔热板，其特征在于，每一层所述粘接层的导热系数小于1mW/(m·K)。
6.根据权利要求2-5任一项所述的高温纳米复合隔热板，其特征在于，所述高温板由气相二氧化硅纳米粉体、烧结抑制剂、遮光剂以及增强纤维干粉混合模压制成。
7.一种权利要求2-6任一项所述的高温纳米复合隔热板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
测定所述高温板的密度，根据高温板的密度配制相应浓度的有机胶黏剂和无机胶黏剂以及确定有机胶黏剂和无机胶黏剂的复配比例；
将无机胶黏剂和有机胶黏剂混合，得到粘接剂；
将所述粘接剂涂抹于每一块所述高温板的粘接面上；
将N块所述高温板重叠实现粘接，后将整体进行压制，得到所述高温纳米复合隔热板。
8.一种权利要求2-6任一项所述的高温纳米复合隔热板在制备隔热设备或异形件中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述隔热设备包括隔热盒。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述隔热设备采用对所述高温纳米复合隔热板进行雕刻而得到。
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