一種保溫原料和保溫材料以及多層復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種保溫原料、一種保溫材料和一種多層復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 塑料的熱傳導(dǎo)率通常在0. 600W/mK與0. 15W/mK之間，不同種類的聚合物熱傳導(dǎo)率 也不盡相同。而金屬的熱傳導(dǎo)率則介于200W/mK與15W/mK之間，陶瓷、玻璃熱傳導(dǎo)率約為 lW/mK，因此，相對(duì)于金屬、陶瓷和玻璃而言，塑料是一種良好的熱絕緣體。
[0003] 傳統(tǒng)的熱塑性保溫材料通常通過(guò)填充玻璃纖維、石棉等隔熱材料或采用發(fā)泡技術(shù) 制成隔熱保溫材料。以玻璃纖維或石棉為填充物的熱塑性保溫材料雖然具有一定的隔熱 性能，但是導(dǎo)熱系數(shù)仍然比較高，保溫效果有限，而且在加工過(guò)程中石棉等會(huì)對(duì)環(huán)境造成污 染。目前常用的塑料泡沫保溫材料為聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯等泡沫材料，它們的熱傳導(dǎo) 率可達(dá)0. 025W/mK。CN103122089A公開(kāi)了一種聚乙烯發(fā)泡鈣塑復(fù)合材料，該復(fù)合材料由以 下組分制成：低密度聚乙烯樹(shù)脂（100重量份)、線性低密度聚乙烯樹(shù)脂（10-30重量份)、鈣 塑填料（80-130重量份)、發(fā)泡劑（5-20重量份)、交聯(lián)劑（0. 8-1. 1重量份)、促進(jìn)劑（2-4. 5重 量份)、彈性增韌材料（40-60重量份）和復(fù)合型阻燃劑（9-15重量份)。所述聚乙烯發(fā)泡鈣 塑復(fù)合材料質(zhì)輕、隔熱、有一定的強(qiáng)度和沖擊回彈性，但是該聚乙烯發(fā)泡鈣塑復(fù)合材料的多 孔結(jié)構(gòu)帶來(lái)低導(dǎo)熱系數(shù)的同時(shí)也使材料的機(jī)械性能嚴(yán)重下降，在使用過(guò)程中材料容易被外 力破壞，保溫材料的使用壽命短，同時(shí)可能還會(huì)帶來(lái)保溫層腐蝕等額外的負(fù)面效果。因此， 如何得到具有低導(dǎo)熱系數(shù)、同時(shí)機(jī)械強(qiáng)度又能滿足應(yīng)用需求的熱塑性保溫材料是急需解決 的問(wèn)題。
[0004] 近年來(lái)，采用熱傳導(dǎo)率極低的多孔氣凝膠顆粒(熱傳導(dǎo)率可低至0. 〇15W/mK)來(lái)提 高熱塑性塑料的熱絕緣性成了一種有效方法。US2003/0003284公開(kāi)了一種多層復(fù)合材料及 其制備方法，該復(fù)合材料含有至少一層的氣凝膠層和一層PET纖維層，具有較低的熱傳導(dǎo) 率。然而，該多層復(fù)合材料要求基質(zhì)必須是纖維形狀以保證氣凝膠具有一定的空間分布和 強(qiáng)度，條件較為苛刻。此外，通常來(lái)說(shuō)，保溫涂料中氣凝膠的含量高會(huì)影響保溫涂料的成型 性能，不利于施涂在材料表面，因此，在將氣凝膠用于保溫涂料時(shí)，為了保證涂料的施涂性 能，通常需要將保溫涂料中的氣凝膠的含量控制在低于10重量％，然而，這樣對(duì)保溫性能的 改善是有限的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的保溫材料保溫性能較低的缺陷，而提供一種具有優(yōu)異 的保溫性能的保溫原料、一種保溫材料和一種多層復(fù)合材料。
[0006] 本發(fā)明提供了一種保溫原料，其中，所述保溫原料含有氣凝膠和熱塑性聚合物，以 所述保溫原料的總重量為基準(zhǔn)，所述氣凝膠的含量不低于10重量％，所述熱塑性聚合物的 含量不高于90重量％。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種保溫材料，其中，所述保溫材料由上述保溫原料熔融混煉并 冷卻而得到。
[0008] 此外，本發(fā)明還提供了一種多層復(fù)合材料，其中，所述多層復(fù)合材料包括保溫層以 及設(shè)置在所述保溫層的上表面上的第一熱塑性聚合物層和設(shè)置在所述保溫層的下表面上 的第二熱塑性聚合物層，所述保溫層由上述保溫原料或保溫材料形成。
[0009] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，通常來(lái)說(shuō)，雖然往保溫原料中加入氣凝膠能夠在 一定程度上改善所述保溫原料的保溫性能，但是氣凝膠的含量較高則會(huì)影響保溫原料的 成型性能，不利于施涂在其他材料的表面，因此，在將氣凝膠用作保溫原料的其中一種組分 時(shí)，通常需要將保溫原料中氣凝膠的含量控制在低于10重量％，然而，這樣對(duì)保溫性能的改 善并不是非常明顯。而本發(fā)明通過(guò)將氣凝膠與熱塑性聚合物以特定的比例配合使用，能夠 獲得非常優(yōu)異的保溫性能。此外，包括由所述保溫原料形成的保溫層的多層復(fù)合材料巧妙 地利用了第一熱塑性聚合物層、保溫層和第二熱塑性聚合物層這種三明治結(jié)構(gòu)，這種特殊 的結(jié)構(gòu)降低了對(duì)形成所述保溫層的保溫原料和保溫材料成型性的要求，解決了現(xiàn)有技術(shù)當(dāng) 氣凝膠含量高時(shí)涂層成型困難的問(wèn)題，使得氣凝膠含量較高的保溫原料和保溫材料也能夠 很好地固定在位于第一熱塑性聚合物層和第二熱塑性聚合物層之間而形成保溫層，從而更 顯著地提高所述多層復(fù)合材料的保溫性能。此外，所述第一熱塑性聚合物層和第二熱塑性 聚合物層的存在將使得所述多層復(fù)合材料在具有優(yōu)異保溫性能的基礎(chǔ)上，還具有較好的力 學(xué)性能，其力學(xué)性能與僅采用熱塑性聚合物形成的材料的力學(xué)性能相差不大。
[0010] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0012] 本發(fā)明提供的保溫原料含有氣凝膠和熱塑性聚合物，以所述保溫原料的總重量為 基準(zhǔn)，所述氣凝膠的含量不低于10重量％，所述熱塑性聚合物的含量不高于90重量％。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，為了使得所述氣凝膠和熱塑性彈性體能夠協(xié)同起到更好的保溫作 用，優(yōu)選地，以所述保溫原料的總重量為基準(zhǔn)，所述氣凝膠的含量為20-40重量％，所述熱塑 性聚合物的含量為60-80重量％。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，所述氣凝膠的種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，例如，可以為硅系、碳系、 硫系及金屬氧化物系氣凝膠。具體地，所述氣凝膠的實(shí)例包括但不限于：二氧化硅氣凝膠、 三氧化二鋁氣凝膠、二氧化鋯氣凝膠、二氧化鈦氣凝膠等中的一種或多種，特別優(yōu)選為二氧 化硅氣凝膠。此外，所述氣凝膠可以通過(guò)商購(gòu)得到，也可以按照本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的公知 方法制備得到，對(duì)此本領(lǐng)域技術(shù)人員均能知悉，在此不作贅述。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，為了更利于由所述保溫原料形成的保溫材料保溫性能的進(jìn)一步提 高，優(yōu)選地，所述氣凝膠的平均孔直徑為Ι-lOOnm，孔隙率為85%以上；更優(yōu)選地，所述氣凝 膠的平均孔直徑為10_40nm，孔隙率為90-99%。在本發(fā)明中，所述平均孔直徑可以通過(guò)掃描 電子顯微鏡測(cè)得，孔隙率可以通過(guò)BET方法測(cè)得。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，所述熱塑性聚合物的種類可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，例如，可以選自 聚烯烴(如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等)、聚酰胺(如尼龍6、尼龍66等)、聚酯(如聚對(duì)苯二甲 酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯等)、丙烯酸類聚合物(如聚丙 烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丙酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸、聚甲基 丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸丁酯等)、聚酰亞胺、聚 吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚脲和聚硅氧烷中的一種或多種。
[0017] 本發(fā)明提供的保溫材料由上述保溫原料熔融混煉并冷卻而得到。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，所述熔融混煉可以在現(xiàn)有各種能夠加熱的混煉設(shè)備中進(jìn)行，例如，可 以在開(kāi)煉機(jī)、密煉機(jī)、流變儀等中進(jìn)行熔融混煉。當(dāng)在所述流變儀中進(jìn)行熔融混煉時(shí)，所述 熔融混煉的條件通常包括：熔融混煉溫度可以為150-300°c，優(yōu)選為180-280°c ;轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 可以為10-500rpm，優(yōu)選為20-80rpm ;熔融混合時(shí)間可以為2-15min，優(yōu)選為5-10min。
[0019] 此外，本發(fā)明提供的多層復(fù)合材料包括保溫層以及設(shè)置在所述保溫層的上表面上 的第一熱塑性聚合物層和設(shè)置在所述保溫層的下表面上的第二熱塑性聚合物層，所述保溫 層由上述保溫原料或保溫材料形成。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，所述第一熱塑性聚合物層中的熱塑性聚合物與第二熱塑性聚合物層 中的熱塑性聚合物可以相同，也可以不同，并可以根據(jù)上文所述保溫原料中含有的熱塑性 聚合物的種類進(jìn)行合理地選擇。即，所述第一熱塑性聚合物層中的熱塑性聚合物與第二熱 塑性聚合物層中的熱塑性聚合物可以各自獨(dú)立地選自聚烯烴(如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯 等)、聚酰胺(如尼龍6、尼龍66等)、聚酯(如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇 酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯等)、丙烯酸類聚合物(如聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙 酯、聚丙烯酸丙酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、 聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸丁酯等)、聚酰亞胺、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚脲和聚硅 氧烷中的一種或多種。
[0021] 本發(fā)明對(duì)所述保溫層、第一熱塑性聚合物層和第二聚合物層的厚度沒(méi)有特別地限 定，例如，所述第一熱塑性聚合物層的厚度、第二熱塑性聚合物層的厚度與保溫層的厚度的 比值可以為 0. 2-5:0. 2-5:1，優(yōu)選為 0. 5-2:0. 5-2:1。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述多層復(fù)合材料按照以下方式制備得到：分 別將保溫材料、第一熱塑性聚合物和第二熱塑性聚合物置于模具中熱壓成型，得到保溫材 料樣條、第一熱塑性聚合物樣條和第二熱塑性聚合物樣條，然后再將第一熱塑性聚合物樣 條、保溫材料樣條和第二熱塑性聚合物樣條依次鋪設(shè)模具中并熱壓固化，形成多層復(fù)合材 料。
[0023] 本