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新型复合隔热材料
发布时间:2019-11-19
众所周知,真空隔热材料是一种高性能隔热材料,但难以随意加工,耐久性差,不支持曲面等。  然而,由极低密度硅胶-硅胶气凝胶和无纺布和聚合物组成的材料已经投入实际使用  这种复合材料不需要保持真空,具有优异的加工性能,因此最近得到了应用。  然而,这些保温材料存在二氧化硅脱落导致“粉末脱落”的问题,因此尚未推广。  如果有柔软和高性能的隔热材料,它们可以应用于曲面和狭窄的空间,例如车身和发动机周围,以隔热传统材料难以隔热的零件和机构,这有望促进节能和环境保护。  
生产和综合研究致力于开发二氧化硅气凝胶制备工艺,使用高压CO2和二氧化硅气凝胶复合绝缘材料和聚合物作为绝缘材料。然而,日本INOAC公司一直致力于聚氨酯、橡胶和塑料等聚合物产品的开发,在利用高压CO2开发泡沫聚合物方面具有强大的技术实力。  在开发这些产品的过程中,两家公司在高压CO2利用技术方面有着相同的目标,因此他们决定建立一个合作系统,为这种合作开发做出贡献。  
这次复合保温材料是在井中开发的聚丙烯泡沫板,两面都是基于高压CO2的表层。  在聚丙烯泡沫塑料中,采用溶胶-凝胶法制备低密度二氧化硅湿凝胶,然后采用CO2超临界干燥法制备二氧化硅气凝胶。  选择干燥条件以从凝胶中除去溶剂而不影响聚丙烯泡沫,并且聚丙烯泡沫内部填充有二氧化硅气凝胶的复合绝热材料(图1)被制备为普通聚合物,并且具有优异的化学稳定性和高耐热性,因此其有望被广泛使用。  
聚丙烯泡沫是软的,二氧化硅气凝胶可以通过压缩变形  因此,这次开发的复合保温材料可以加工成曲面。  此外,先前的二氧化硅气凝胶切割容易断裂,因此很难用刀具加工,并且这一次复合绝缘材料可以容易地用刀具加工。  
通过复合保温材料的折叠试验,比较了粉末滴落情况。  结果表明,由于粉末滴落,非表面聚合物多孔体和二氧化硅气凝胶复合保温材料的重量减少了9.7 ~ 27%,而由于粉末滴落,复合保温材料的重量仅减少了2.1% 
。复合保温材料的导热系数为0.016W/mK,优于普通保温材料如玻璃棉(0.04-0.05 w/MK)和发泡聚苯乙烯(0.03-0.04 w/MK),接近真空保温材料(0.01W/mK)(图2)  此外,吸湿引起的劣化很少,隔热性能和形状的长期稳定性也很好。  
新型复合保温材料性能优异,应用范围更广。  为动态高性能保温材料的推广做出了巨大贡献。