一種非真空型多層柔性絕熱被及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種非真空型多層柔性絕熱被及其制備方法，包括絕熱層、包覆于絕熱層外部的密閉層；絕熱層由反射層和間隔物交替鋪設(shè)；密閉層為雙面襯布，雙面襯布的外側(cè)涂有防水膠。其中，反射層為雙面鍍鋁滌綸薄膜；間隔物包括低溫絕熱紙和氣凝膠。本發(fā)明通過(guò)多層絕熱結(jié)構(gòu)的配置方式，在非真空條件下，有效減少氣體對(duì)流、固體導(dǎo)熱及輻射傳熱，結(jié)構(gòu)緊湊、制作簡(jiǎn)單、絕熱性能佳，滿足-100℃～135℃的應(yīng)用環(huán)境。
【專利說(shuō)明】一種非真空型多層柔性絕熱被及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隔熱材料，尤其涉及一種非真空型多層柔性絕熱被及其制備方法 。
【背景技術(shù)】
[0002]為提供航天試驗(yàn)所需的太空高低溫環(huán)境，隔熱性能優(yōu)異的多層隔熱材料成為設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置中至關(guān)重要的一員。多層隔熱材料一般由多層反射層迭合而成，也可由多層反射層和間隔物迭合而成。目前高真空多層絕熱是航空航天和工業(yè)化儲(chǔ)存低溫液體的最有效的絕熱方式，被稱為超級(jí)絕熱。高真空多層絕熱中隔熱層、反射層以及真空度的選擇，材料的組合搭配以及層疊包扎都對(duì)多層絕熱被的綜合絕熱性能產(chǎn)生較大影響。
[0003]然而，對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)變化、運(yùn)動(dòng)、溫場(chǎng)體積變化等場(chǎng)合，往往無(wú)法采用真空結(jié)構(gòu)，這就需要我們研究非真空條件下多層隔熱材料的絕熱結(jié)構(gòu)與性能。
[0004]經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210169824.2的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了低溫絕熱氣瓶夾層中絕熱材料的層疊結(jié)構(gòu)及包扎方法，用于靜止結(jié)構(gòu)的低溫絕熱性能的研究，此結(jié)構(gòu)采用真空封結(jié)提高絕熱性能，無(wú)法考量用于變?nèi)莘e溫度場(chǎng)非真空條件下的絕熱最優(yōu)配置。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110129437.1的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種可吸附氫氣的高真空多層絕熱結(jié)構(gòu)，其配置方式為反射屏與纖維間隔物層疊的間隔結(jié)構(gòu)，但此多層絕熱結(jié)構(gòu)并非用于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，在對(duì)柔韌性要求較高機(jī)械結(jié)構(gòu)變化、運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，所述結(jié)構(gòu)不能給出符合柔韌性及強(qiáng)度要求的驗(yàn)證。
[0006]因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種非真空型多層柔性絕熱被，在非真空的試驗(yàn)條件下，兼具柔韌性、強(qiáng)度及良好隔熱性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種非真空型多層柔性絕熱被，滿足在非真空的試驗(yàn)條件下，兼具柔韌性、強(qiáng)度及良好隔熱性能的需求。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種非真空型多層柔性絕熱被，其中，包括絕熱層，和包覆于絕熱層外部的密閉層；所述絕熱層由反射層和間隔物交替鋪設(shè)；所述密閉層為雙面襯布，所述雙面襯布的外側(cè)涂有防水膠。
[0009]進(jìn)一步地，所述反射層為雙面鍍鋁滌綸薄膜；所述雙面鍍鋁滌綸薄膜的厚度為
0.002mm ~0.01mm。
[0010]進(jìn)一步地，所述間隔物包括低溫絕熱紙和氣凝膠；所述低溫絕熱紙的厚度為
0.04mm~0.09mm ;所述氣凝膠的厚度為2mm~5mm。
[0011]優(yōu)選地，所述低溫絕熱紙以化學(xué)纖維為原料組成；所述低溫絕熱紙具有抗拉強(qiáng)度。
[0012]進(jìn)一步地，所述氣凝膠的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度呈線性關(guān)系，所述氣凝膠的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的降低而減小。[0013]進(jìn)一步地，所述雙面鍍鋁滌綸薄膜至少為一層，所述低溫絕熱紙至少為一層，所述
氣凝膠為一層。
[0014]優(yōu)選地，所述雙面鍍鋁滌綸薄膜為40層，所述低溫絕熱紙為40層。
[0015]進(jìn)一步地，所述氣凝膠設(shè)置于相鄰兩層雙面鍍鋁滌綸薄膜之間，所述氣凝膠位于所述絕緣被的空間低溫區(qū)。
[0016]進(jìn)一步地，所述絕緣被的密閉層內(nèi)部填充干燥氬氣。
[0017]一種制備非真空型多層柔性絕熱被的方法，其中，包括如下工序:
[0018]a)選取制備絕熱層和密閉層的材料；
[0019]b)制備絕熱層；
[0020]c)將絕熱層置于干燥箱內(nèi)進(jìn)行加熱烘干；
[0021]d)將絕熱層包覆于密閉層內(nèi)，將絕熱層和密閉層置于塑料袋內(nèi)，依次進(jìn)行抽真空、填充氬氣和恢復(fù)常壓；
[0022]e)將密閉層進(jìn)行縫合封閉處理；
[0023]f )在密閉層外部涂上防水膠。
[0024]進(jìn)一步地，所述工序a)中，所述絕緣層包括反射層和間隔物；所述反射層為雙面鍍鋁滌綸薄膜；所述間隔物包括低溫絕熱紙和氣凝膠；所述密閉層為雙面襯布。
[0025]進(jìn)一步地，所述工序b)中，所述低溫絕熱紙和氣凝膠進(jìn)行清潔干燥處理；所述雙面鍍鋁滌綸薄膜經(jīng)過(guò)揉皺處理；所述低溫絕熱紙、所述氣凝膠和所述雙面鍍鋁滌綸薄膜裁剪的形狀大小相同。
[0026]所述絕熱層由所述雙面鍍鋁滌綸薄膜和所述間隔物交替鋪設(shè)；所述雙面鍍鋁滌綸薄膜至少為一層，所述低溫絕熱紙至少為一層，所述氣凝膠為一層。
[0027]所述氣凝膠設(shè)置于相鄰兩層雙面鍍鋁滌綸薄膜之間，所述氣凝膠位于所述絕緣被的低溫區(qū)。
[0028]優(yōu)選地，所述工序b )中，所述雙面鍍鋁滌綸薄膜為40層，所述低溫絕熱紙為40層。
[0029]進(jìn)一步地，所述工序c)中，所述干燥箱的加熱溫度為110°C?120°C，用于烘干絕緣層內(nèi)部的水蒸汽。
[0030]由此可見(jiàn)，本發(fā)明具有如下技術(shù)效果:
[0031]1、本發(fā)明的絕熱層通過(guò)反射層和間隔物的交替鋪設(shè)，反射層為雙面鍍鋁滌綸薄膜、間隔物包括低溫絕熱紙和氣凝膠，在非真空條件下，可有效減少氣體對(duì)流、固體導(dǎo)熱及輻射傳熱。
[0032]2、本發(fā)明通過(guò)采用40層雙面鍍鋁滌綸薄膜交替鋪設(shè)40層低溫絕熱紙，并在空間低溫區(qū)將一層低溫絕熱紙?zhí)鎿Q為一層氣凝膠的層疊結(jié)構(gòu)，一方面克服若層數(shù)疊合過(guò)少，隔熱層厚度不夠則隔熱效果達(dá)不到的缺陷，另一方面克服若層數(shù)疊合過(guò)多則層間壓緊，反而增強(qiáng)層間導(dǎo)熱亦達(dá)不到減少輻射傳熱的改良效果的缺陷；通過(guò)綜合層間輻射傳熱、固體導(dǎo)熱及對(duì)流傳熱所占比重，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)最大程度減小層間的縱向傳熱以及橫向傳熱從而達(dá)到本發(fā)明的最佳的保溫隔熱的目的。
[0033]3、本發(fā)明的反射層厚度為0.002?0.0lmm之間，間隔物厚度為0.04?0.09mm之
間，具有一定的抗拉強(qiáng)度，使絕熱層輕薄靈活同時(shí)兼具良好的柔韌性及強(qiáng)度，符合應(yīng)用于具有機(jī)械運(yùn)動(dòng)、溫場(chǎng)體積變化的場(chǎng)合。[0034]4、本發(fā)明的絕熱層間采用干燥氬氣代替空氣，可大大減少氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，又防止低溫環(huán)境下空氣內(nèi)水分凝結(jié)增加層間導(dǎo)熱，提高絕熱效果。
[0035]5、本發(fā)明的制作方法簡(jiǎn)單易行，通過(guò)在絕熱結(jié)構(gòu)尚未縫合前，將其放入塑料袋中進(jìn)行抽真空、填充氬氣和恢復(fù)常壓的功效，氣體置換方法簡(jiǎn)單可靠。
[0036]6、本發(fā)明的密閉層的內(nèi)外襯布在縫合后涂防水膠，可實(shí)現(xiàn)減少層流對(duì)流傳熱和防水氣滲入增強(qiáng)漏熱的雙重目的。
[0037]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的非真空型多層柔性絕熱被的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0039]圖1為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，可以看出，一種非真空型多層柔性絕熱被，包括絕熱層，和包覆于絕熱層外部的密閉層；絕熱層由反射層和間隔物交替鋪設(shè)而成。反射層為雙面鍍鋁滌綸薄膜I ;間隔物包括低溫絕熱紙2和氣凝膠3。雙面鍍鋁滌綸薄膜I至少為一層，低溫絕熱紙2至少為一層，氣凝膠3為一層。絕熱層由雙面鍍鋁滌綸薄膜I和低溫絕熱紙2交替鋪設(shè)，且位于空間低溫區(qū)的一層低溫絕熱紙2由一層氣凝膠3替代而成。可選地，氣凝膠3可替換為超細(xì)玻璃紙。
[0040]本實(shí)施例的絕熱層通過(guò)雙面鍍鋁滌綸薄膜I和低溫絕熱紙2 (或氣凝膠3)的交替鋪設(shè)，在非真空條件下，可有效減少氣體對(duì)流、固體導(dǎo)熱及輻射傳熱。此外，雙面鍍鋁滌綸薄膜I在保證無(wú)破損的情況下進(jìn)行一定程度的揉皺，通過(guò)減少層間接觸可進(jìn)一步減少層間導(dǎo)熱，提高該絕熱層的絕熱效果。
[0041]通過(guò) 申請(qǐng)人:綜合層間輻射傳熱、固體導(dǎo)熱及對(duì)流傳熱所占比重等因素，優(yōu)選雙面鍍鋁滌綸薄膜I為40層，所述低溫絕熱紙2為40層。通過(guò)采用40層雙面鍍鋁滌綸薄膜I交替鋪設(shè)40層低溫絕熱紙2，并在空間低溫區(qū)將一層低溫絕熱紙2替換為一層氣凝膠3的層疊結(jié)構(gòu)，一方面克服若層數(shù)疊合過(guò)少，隔熱層厚度不夠則隔熱效果達(dá)不到的缺陷，另一方面克服若層數(shù)疊合過(guò)多則層間壓緊，反而增強(qiáng)層間導(dǎo)熱亦達(dá)不到減少輻射傳熱的改良效果的缺陷；實(shí)現(xiàn)最大程度減小層間的縱向傳熱以及橫向傳熱從而達(dá)到本實(shí)施例的最佳的保溫隔熱的目的。
[0042]另外， 申請(qǐng)人:還通過(guò)研究了絕熱層在不同厚度、不同間隔物、間隔物與反射屏的優(yōu)化組合問(wèn)題，得出應(yīng)用環(huán)境下具有最佳綜合隔熱能力、優(yōu)異的柔韌性能和強(qiáng)度的配置方式。具體為:雙面鍍鋁滌綸薄膜I的厚度為0.002mm?0.0lmm,發(fā)射率為0.2。低溫絕熱紙2為P型低溫絕熱紙，以化學(xué)纖維為原料組成；厚度為0.04mm?0.09mm ;在常溫常壓下的導(dǎo)熱性系數(shù)為0.056W/ (m.K)，抗拉強(qiáng)度(縱)大于等于0.06kN/m。氣凝膠3的厚度為2mm?5mm,導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度呈線性關(guān)系，常溫常壓下為0.015W/ (m.K)，隨溫度降低而減小。優(yōu)選地，雙面鍍鋁滌綸薄膜I的厚度為0.0035mm，低溫絕熱紙2的厚度為0.06mm，氣凝膠3的厚度為3mm。由此，保證了本實(shí)施例的多層絕熱層在輕薄靈活的同時(shí)兼具良好的柔韌性及強(qiáng)度，符合應(yīng)用于具有機(jī)械運(yùn)動(dòng)、溫場(chǎng)體積變化的場(chǎng)合。[0043]本實(shí)施例的密閉層為雙面襯布4，該襯布為高支數(shù)玻璃纖維布，柔性好，耐高低溫。雙面襯布4的外側(cè)涂有防水膠，可實(shí)現(xiàn)減少層流對(duì)流傳熱和防水氣滲入增強(qiáng)漏熱的雙重目的。此外，密閉層內(nèi)部填充干燥氬氣，通過(guò)采用干燥氬氣代替空氣，可大大減少氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，又防止低溫環(huán)境下空氣內(nèi)水分凝結(jié)增加層間導(dǎo)熱，提高絕熱效果。
[0044]本實(shí)施例的非真空型多層柔性絕熱被的制作方法包括如下工序:
[0045]a)選取制備絕熱層和密閉層的材料；
[0046]b)制備絕熱層；
[0047]c)將絕熱層置于干燥箱內(nèi)進(jìn)行加熱烘干；
[0048]d)將絕熱層包覆于密閉層內(nèi)，將絕熱層和密閉層置于塑料袋內(nèi)，依次進(jìn)行抽真空、填充氬氣和恢復(fù)常壓；
[0049]e)將密閉層進(jìn)行縫合封閉處理；
[0050]f )在密閉層外部涂上防水膠。
[0051]在工序a)中，絕緣層包括反射層和間隔物；反射層為雙面鍍鋁滌綸薄膜I ;間隔物包括低溫絕熱紙2和氣凝膠3 ;密閉層為雙面襯布4。
[0052]具體地，雙面鍍鋁滌綸薄膜I的厚度為0.002mm?0.0lmm,發(fā)射率為0.2。低溫絕熱紙2為P型低溫絕熱紙，以化學(xué)纖維為原料組成；厚度為0.04mm?0.09mm ;在常溫常壓下的導(dǎo)熱性系數(shù)為0.056ff/(m.K)，抗拉強(qiáng)度(縱)大于等于0.06kN/m。氣凝膠3的厚度為2mm?5mm，導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度呈線性關(guān)系，常溫常壓下為0.015W/ (m-K),隨溫度降低而減小。密閉層為雙面襯布，該襯布為高支數(shù)玻璃纖維布。
[0053]在工序b)中，低溫絕熱紙2和氣凝膠3進(jìn)行清潔干燥處理；雙面鍍鋁滌綸薄膜I經(jīng)過(guò)揉皺處理；雙面鍍鋁滌綸薄膜1、低溫絕熱紙2和氣凝膠3裁剪的形狀大小相同。
[0054]絕熱層由雙面鍍鋁滌綸薄膜I和間隔物交替鋪設(shè)；雙面鍍鋁滌綸薄膜I至少為一層，低溫絕熱紙2至少為一層，氣凝膠3為一層。
[0055]氣凝膠3設(shè)置于相鄰兩層雙面鍍鋁滌綸薄膜I之間，氣凝膠3位于絕緣被的低溫區(qū)。
[0056]優(yōu)選地，工序b)中，雙面鍍鋁滌綸薄膜I為40層，低溫絕熱紙2為40層。絕熱層由雙面鍍鋁滌綸薄膜I和低溫絕熱紙2交替鋪設(shè)，且位于空間低溫區(qū)的一層低溫絕熱紙2由一層氣凝膠3替代而成?？蛇x地，氣凝膠3可替換為超細(xì)玻璃紙。
[0057]在工序c)中，干燥箱的加熱溫度為110°C?120°C，用于烘干絕緣層內(nèi)部的水蒸氣。
[0058]本實(shí)施例的非真空型多層柔性絕熱被及其制備方法，通過(guò)采用雙面鍍鋁滌綸薄膜I交替鋪設(shè)低溫絕熱紙2，并在空間低溫區(qū)將一層低溫絕熱紙2替換為一層氣凝膠3的層疊結(jié)構(gòu)，在非真空條件下，有效減少氣體對(duì)流、固體導(dǎo)熱及輻射傳熱。通過(guò)控制選取雙面鍍鋁滌綸薄膜1、低溫絕熱紙2的厚度和抗拉伸強(qiáng)度，使絕熱層輕薄靈活同時(shí)兼具良好的柔韌性及強(qiáng)度。通過(guò)在絕熱層間采用干燥氬氣代替空氣，降低氣體導(dǎo)熱系數(shù)并防止水蒸汽凝結(jié)增加層間導(dǎo)熱。通過(guò)在密閉層的內(nèi)外襯布在縫合后涂防水膠，可實(shí)現(xiàn)減少層流對(duì)流傳熱和防水氣滲入增強(qiáng)漏熱的雙重目的。本實(shí)施例的非真空型多層柔性絕熱被通過(guò)多層絕熱結(jié)構(gòu)的配置方式，結(jié)構(gòu)緊湊、制作簡(jiǎn)單、絕熱性能佳，滿足-10(TC?135°C的應(yīng)用環(huán)境。
[0059]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，包括絕熱層、包覆于絕熱層外部的密閉層；所述絕熱層由反射層和間隔物交替鋪設(shè)；所述密閉層為雙面襯布，所述雙面襯布的外側(cè)涂有防水膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述反射層為雙面鍍鋁滌綸薄膜；所述雙面鍍鋁滌綸薄膜的厚度為0.002mm?0.01mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述間隔物包括低溫絕熱紙和氣凝膠；所述低溫絕熱紙的厚度為0.04mm?0.09mm ;所述氣凝膠的厚度為2mm ?5mm0
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述雙面鍍鋁滌綸薄膜至少為一層，所述低溫絕熱紙至少為一層，所述氣凝膠為一層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述雙面鍍鋁滌綸薄膜為40層，所述低溫絕熱紙為40層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述氣凝膠設(shè)置于相鄰兩層所述雙面鍍鋁滌綸薄膜之間，所述氣凝膠位于所述絕緣被的空間低溫區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述絕緣被的所述密閉層的內(nèi)部填充干燥氬氣。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的非真空型多層柔性絕熱被的制備方法，其特征在于，包括如下工序: a)選取制備所述絕熱層和所述密閉層的材料； b)制備所述絕熱層； c)將所述絕熱層置于干燥箱內(nèi)進(jìn)行加熱烘干； d)將所述絕熱層包覆于所述密閉層內(nèi)，將所述絕熱層和所述密閉層置于塑料袋內(nèi)，依次進(jìn)行抽真空、填充氬氣和恢復(fù)常壓； e)將所述密閉層進(jìn)行縫合封閉處理； f)在所述密閉層外部涂上防水膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述工序b)中，所述低溫絕熱紙和所述氣凝膠進(jìn)行清潔干燥處理；所述雙面鍍鋁滌綸薄膜經(jīng)過(guò)揉皺處理；所述低溫絕熱紙、所述氣凝膠和所述雙面鍍鋁滌綸薄膜裁剪的形狀大小相同。 所述絕熱層由所述雙面鍍鋁滌綸薄膜和所述間隔物交替鋪設(shè)；所述雙面鍍鋁滌綸薄膜至少為一層，所述低溫絕熱紙至少為一層，所述氣凝膠為一層。 所述氣凝膠設(shè)置于相鄰兩層雙面鍍鋁滌綸薄膜之間，所述氣凝膠位于所述絕緣被的空間低溫區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非真空型多層柔性絕熱被，其特征在于，所述工序b)中，所述干燥箱的加熱溫度為110°C?120°c，用于烘干所述絕緣層的內(nèi)部的水蒸汽。
【文檔編號(hào)】F16L59/08GK103527901SQ201310530391
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】徐烈, 黃永華, 楊偲嬋, 吳靜怡, 許煜雄, 承磊 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)