玻璃纖維與酚醛複合芯材真空絕熱板及其製備方法
2023-12-06 05:43:46
專利名稱：玻璃纖維與酚醛複合芯材真空絕熱板及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種真空絕熱板(VIP板)，尤其是涉及一種玻璃纖維與酚醛複合芯材VIP板及其製備方法。
背景技術：
現有的VIP板芯材都是採用單一材料，例如玻璃纖維、酚醛或聚氨酯等。每一種材料都有其優缺點，玻璃纖維強度高，製成的VIP板導熱係數低，但密度大，成本高。酚醛正相反，酚醛芯材強度差，不耐大氣壓力，製成VIP板後導熱係數較高，但是質輕價廉。例如玻璃纖維芯材每公斤價格23元，酚醛芯材每公斤價格30元。若厚度20mm的VIP板每平方米需用玻璃纖維5公斤價格115元，而酚醛芯材僅1.5公斤價格45元。
松下冷機株式會社在公開號為CN1452705的發明專利申請中公開一種隔熱箱及其所用的隔熱材料，隔熱箱由至少在1個部位上設有開口部的內箱、外箱、將所述開口部閉塞的蓋體、芯材、以及真空隔熱材料所構成，所述芯材配置在所述內箱與外箱之間並至少由2層以上的片狀的無機纖維的層疊體組成，所述真空隔熱材料由夾持所述芯材的層疊薄膜所組成。
陶氏化學公司在公開號為CN1285909的發明專利申請中公開一種表面無皺褶的真空隔熱板，真空隔熱板包括A)抽真空至約10乇或更低絕對壓力的可變形貯槽，其密封圍繞B)一種或多種多孔或開孔剛性材料基質的板芯，它有一個或多個凹槽，凹槽沿剛性材料基質表面在至少一個方向上延伸，其中貯槽基本上順應板芯和其中凹槽的形狀，成型板的表面基本上無皺褶。
武田藥品工業株式會社在公開號為CN1087650的發明專利申請中公開一種開孔硬質聚氨酯泡沫體的製備及其應用，製備一種開孔硬質聚氨酯泡沫體的方法包括在催化劑、定泡劑和泡孔擴張劑的存在下，使用三氯一氟的替代物作為發泡劑，使多元醇和帶有單元醇的多亞甲基多苯基多異氰酸酯預聚物進行反應。
株式會社東芝和東芝AVE株式會社在公開號為CN1132346的發明專利申請中公開一種絕熱框體，由內箱和外箱組合而成的外殼體，夾設在該內箱與外箱之間的多塊真空絕熱板，真空絕熱板以外的絕熱材料；上述真空絕熱板是在不透氣性包裝材的的收容部內填充著絕熱性材料並排出該收容部內的空氣而成的氣密狀板；上述真空絕熱板以外的絕熱材料填充在上述內箱與外箱之間的設置了真空絕熱板以外的空間部內。
歐文斯科爾寧格公司在公開號為CN1295917的發明專利申請中公開一種生產絕熱模板的方法，其步驟有連續地把真空絕熱板傳向一成形模；填充兩相鄰真空隔熱板之間的接頭間隔以形成一個包括上述真空絕熱板的大致呈連續的內芯；填充上述真空絕熱板的邊緣以在上述大致呈連續的內芯上，形成大致呈連續的側緣；把纖維增強料安置在上述大致呈連續的內芯的外表面上以構成的一複合物；用樹脂浸漬纖維增強料；按上述複合料移過上述成形模以生產一連續的絕熱模板長塊；和在選定的已充填的接頭間隔處切斷上述連續的絕緣模板的連續長塊以製成至少一種尺寸的絕熱模板。
日立家用電器公司在公開號為CN1603674的發明專利申請中公開一種真空絕熱板的製造方法，其是通過使無機纖維材料浸漬粘合劑來增加芯體材料的結合力從而製造真空絕熱板的製造方法，在使所述無機纖維材料浸透粘合劑後，具有減少所述無機纖維材料中和粘合劑同時浸漬的水分的乾燥工序。
發明內容
本發明的目的在於針對現有的VIP板及其製備方法所存在的缺點，提供一種以玻璃纖維與酚醛複合材料作為芯材的VIP板及其製備方法。
本發明所述的玻璃纖維與酚醛複合芯材VIP板為三層結構，上下層為厚度1～5mm的玻璃纖維，中間層為厚度8～20mm的60-90Kg/m3d的發泡酚醛，上中下層相互疊放在一起。
本發明所述的玻璃纖維與酚醛複合芯材VIP板製備方法的具體步驟為1)將苯酚、甲醛水溶液和氫氧化鈉加入反應器中升溫至68～72℃，恆溫220～300min，再加熱至沸騰保持80±2℃反應50～70min，冷卻後加濃度為3％～5％的甲酸中和，在溫度為60～70℃下減壓脫去水及未反應的醛和酚後出料，按質量比苯酚∶甲醛水溶液∶氫氧化鈉＝100∶(170～185)∶(0.8～1.5)，甲醛水溶液的濃度為36％～37.5％。
2)發泡將脫水所得樹脂、乙二醇、DC-193矽油、開孔劑和發泡劑混合後，加入固化劑，攪拌均勻並倒入模具，放入溫度為65～75℃的烘箱發泡，至泡體固化後取出，切割所需規格材料，開孔劑選自十二烷基硫酸鈉和甲基苯磺酸鈉，發泡劑選自石油醚和正戊烷，固化劑選自對甲苯磺酸和磷酸，按質量比脫水所得樹脂∶乙二醇∶DC-193矽油∶開孔劑∶發泡劑∶固化劑＝100∶(2～3)∶(1～1.8)∶(1～1.5)∶(6～10)∶(20～30)。
3)切割成所需芯材尺寸。
4)刷去酚醛芯材表面的浮塵。
5)開好放置吸氣劑的槽孔，槽孔開在中間層的酚醛芯材上。
6)將同等大小的酚醛與玻璃纖維置於真空熱處理爐中抽真空並加溫，真空度控制在0.1～2Pa之間，最高溫度為150～350℃。
7)當溫度升至設定的數值150～350℃後保溫至真空室的真空度小於1Pa。
8)處理完後使其冷卻。
9)當真空室溫度降至80℃以下時，即可打開真空室取出已處理好的酚醛與玻璃纖維芯材。
10)將已處理好的酚醛與玻璃纖維芯材裝入包裝袋，打開吸氣劑包裝到抽真空，時間控制在2min之內，否則會影響吸氣劑的吸氣效果，甚至失效。
11)按所使用的包裝袋預先調好真空封口機在封口時的氣缸壓力、加熱溫度和封口時間。
12)當真空室的真空度達到所需要的數值時，進行封口。
13)真空室放入大氣，取出VIP板。
在將苯酚、甲醛水溶液和氫氧化鈉加入反應器中，最好升溫至70℃，恆溫240min，再加熱至沸騰保持80±2℃反應50～70min，冷卻後加濃度最好為3.5％的甲酸中和，在溫度為60～70℃下減壓脫去水及未反應的醛和酚後出料，最好保持真空度達0.085～0.090mpa。按質量比最好為苯酚∶甲醛水溶液∶氫氧化鈉＝100∶180∶1，甲醛水溶液的濃度最好為37％。
在發泡過程中，最好按質量比開孔劑十二烷基硫酸鈉∶甲基苯磺酸鈉＝1∶(1～1.5)，發泡劑石油醚∶正戊烷＝1∶1，固化劑對甲苯磺酸∶磷酸＝1∶(1.5～2)，脫水所得樹脂∶乙二醇∶DC-193矽油∶開孔劑∶發泡劑∶固化劑＝100∶(2～3)∶(1～1.8)∶(1～1.5)∶(6～10)∶(20～30)，脫水所得樹脂∶乙二醇∶DC-193矽油∶開孔劑∶發泡劑∶固化劑＝100∶2∶1.5∶1.3∶8∶28。
所述的開在中間層的酚醛芯材上的槽孔最好直徑為28mm，厚度為7mm，所述的吸氣劑最好為鋇-鋰吸氣劑，這種吸氣劑是一種不須高溫激活在常溫即可使用的吸氣劑。
在將同等大小的酚醛與玻璃纖維置於真空熱處理爐中抽真空並加溫時，真空度最好在1Pa，加溫速度控制在5～15℃/min。
與現有的酚醛VIP板相比，本發明所述的玻璃纖維與酚醛複合材料作為芯材的VIP板的突出優點是1.降低了VIP板的成本，用戶易於接受。
2.克服了酚醛芯材在抽氣過程中容易斷裂的缺點，提高了產品品質，VIP板的密度比純玻璃纖維芯材低，耐壓強度又比純酚醛芯材高，其導熱係數介於玻璃纖維芯材與酚醛芯材之間。
3.克服了酚醛芯材在抽氣過程中容易掉渣，汙染真空系統的難題。
4.提高了VIP板的抗壓強度。
5.在工藝上提高了裝袋速度。
具體實施例方式
以下實施例將對本發明作進一步的說明。
實施例11)將苯酚100g、甲醛水溶液180g和氫氧化鈉1g加入反應器中升溫至70℃，恆溫240min，再加熱至沸騰保持80±2℃反應60min，冷卻後加濃度為3.5％的甲酸中和，在溫度為65℃下減壓脫去水及未反應的醛和酚後出料，保持真空度達0.086mpa，甲醛水溶液的濃度為37％。
2)發泡將脫水所得樹脂100g、乙二醇2g、DC-193矽油1.5g、開孔劑1.3g和發泡劑8g混合後，加入固化劑28g，攪拌均勻並倒入模具，放入溫度為70℃的烘箱發泡，至泡體固化後取出，切割所需規格材料，開孔劑選自十二烷基硫酸鈉和甲基苯磺酸鈉，十二烷基硫酸鈉∶甲基苯磺酸鈉＝1∶1.2，發泡劑選自石油醚和正戊烷，石油醚∶正戊烷＝1∶1，固化劑選自對甲苯磺酸和磷酸，固化劑對甲苯磺酸∶磷酸＝1∶1.7。
3)切割成所需芯材尺寸，刷去酚醛芯材表面的浮塵。
4)開好放置吸氣劑的槽孔，槽孔開在中間層的酚醛芯材上，槽孔最好直徑為28mm，厚度為7mm，吸氣劑最好為鋇-鋰吸氣劑。
5)將同等大小的酚醛與玻璃纖維置於真空熱處理爐中抽真空並加溫，真空度控制在1Pa，加溫速度控制在10℃/min，最高溫度為150～350℃，當溫度升至設定的數值150～350℃後保溫至真空室的真空度小於1Pa，處理完後使其冷卻。
6)當真空室溫度降至80℃以下時，即可打開真空室取出已處理好的酚醛與玻璃纖維芯材，將已處理好的酚醛與玻璃纖維芯材裝入包裝袋，打開吸氣劑包裝到抽真空，時間控制在2min之內，否則會影響吸氣劑的吸氣效果，甚至失效。按所使用的包裝袋預先調好真空封口機在封口時的氣缸壓力、加熱溫度和封口時間。
7)當真空室的真空度達到所需要的數值時進行封口。再將真空室放入大氣取出VIP板。
取出VIP板後可對其進行檢測，具體檢測方法如下1)使用儀器檢測，記錄下數據。所使用的檢測儀器可採用JW-III型熱流計式導熱儀；2)調試按規定順序依次打開相應儀器的總開關、冷源、熱源、水泵和智能化測量儀器的開關，並觀察正常運行；3)校準打開主體部分(主體部分由熱板、冷板及熱流計等部分組成)將標準校驗板置冷熱板之間，用壓緊裝置壓緊，再調節智能化測量儀器，輸入標準校驗板厚度(單位為mm)，待冷熱板溫度達到要求溫度其智能化測量儀器顯示導熱係數與標準值相差為≤±5％後，則校準完畢，可進行檢測其它VIP板。
所得的VIP板在保存半年情況下導熱係數在7～9mw/m.k之間。剛出產的VIP板的最低導熱係數可達到5mw。
實施例2與實施例1類似，其區別在於將苯酚100g、甲醛水溶液185g和氫氧化鈉0.8g加入反應器中升溫至68℃，恆溫300min，再加熱至沸騰保持80±2℃反應70min，冷卻後加濃度為5％的甲酸中和，在溫度為60℃下減壓脫去水及未反應的醛和酚後出料，保持真空度達0.085mpa，甲醛水溶液的濃度為37.5％。
發泡時，將脫水所得樹脂100g、乙二醇2.5g、DC-193矽油1.8g、開孔劑1.5g和發泡劑6g混合後，加入固化劑20g，攪拌均勻並倒入模具，放入溫度為65℃的烘箱發泡，至泡體固化後取出，切割所需規格材料，十二烷基硫酸鈉∶甲基苯磺酸鈉＝1∶1.5，石油醚∶正戊烷＝1∶1，固化劑選自對甲苯磺酸和磷酸，固化劑對甲苯磺酸∶磷酸＝1∶1.5。
在將同等大小的酚醛與玻璃纖維置於真空熱處理爐中抽真空並加溫時，真空度控制在0.1Pa，加溫速度控制在15℃/min，最高溫度為150～350℃，當溫度升至設定的數值150～350℃後保溫至真空室的真空度小於1Pa，處理完後使其冷卻。
實施例3與實施例1類似，其區別在於將苯酚100g、甲醛水溶液170g和氫氧化鈉1.5g加入反應器中升溫至72℃，恆溫220min，再加熱至沸騰保持80±2℃反應50min，冷卻後加濃度為3％的甲酸中和，在溫度為70℃下減壓脫去水及未反應的醛和酚後出料，保持真空度達0.090mpa，甲醛水溶液的濃度為36％。
發泡時，將脫水所得樹脂100g、乙二醇3g、DC-193矽油1g、開孔劑1g和發泡劑10g混合後，加入固化劑30g，攪拌均勻並倒入模具，放入溫度為75℃的烘箱發泡，至泡體固化後取出，切割所需規格材料，十二烷基硫酸鈉∶甲基苯磺酸鈉＝1∶1，石油醚∶正戊烷＝1∶1，固化劑選自對甲苯磺酸和磷酸，固化劑對甲苯磺酸∶磷酸＝1∶2。
在將同等大小的酚醛與玻璃纖維置於真空熱處理爐中抽真空並加溫時，真空度最好在2Pa，加溫速度控制在5℃/min。
權利要求
1.玻璃纖維與酚醛複合芯材VIP板，其特徵在於為三層結構，上層和下層分別為厚度1～5mm的玻璃纖維，中間層為厚度8～20mm的60-90Kg/m3d的發泡酚醛，上中下層相互疊放在一起。
2.如權利要求1所述的玻璃纖維與酚醛複合芯材VIP板製備方法，其特徵在於其具體步驟為1)將苯酚、甲醛水溶液和氫氧化鈉加入反應器中升溫至68～72℃，恆溫220～300min，再加熱至沸騰保持80±2℃反應50～70min，冷卻後加濃度為3％～5％的甲酸中和，在溫度為60～70℃下減壓脫去水及未反應的醛和酚後出料，按質量比苯酚∶甲醛水溶液∶氫氧化鈉＝100∶170～185∶0.8～1.5，甲醛水溶液的濃度為36％～37.5％；2)發泡將脫水所得樹脂、乙二醇、DC-193矽油、開孔劑和發泡劑混合後，加入固化劑，攪拌均勻並倒入模具，放入溫度為65～75℃的烘箱發泡，至泡體固化後取出，切割所需規格材料，開孔劑選自十二烷基硫酸鈉和甲基苯磺酸鈉，發泡劑選自石油醚和正戊烷，固化劑選自對甲苯磺酸和磷酸，按質量比脫水所得樹脂∶乙二醇∶DC-193矽油∶開孔劑∶發泡劑∶固化劑＝100∶2～3∶1～1.8∶1～1.5∶6～10∶20～30；3)切割成所需芯材尺寸；4)刷去酚醛芯材表面的浮塵；5)開好放置吸氣劑的槽孔，槽孔開在中間層的酚醛芯材上；6)將同等大小的酚醛與玻璃纖維置於真空熱處理爐中抽真空並加溫，真空度控制在0.1～2Pa之間，最高溫度為150～350℃；7)當溫度升至設定的數值150～350℃後保溫至真空室的真空度小於1Pa；8)處理完後使其冷卻；9)當真空室溫度降至80℃以下時，即可打開真空室取出已處理好的酚醛與玻璃纖維芯材；10)將已處理好的酚醛與玻璃纖維芯材裝入包裝袋，打開吸氣劑包裝到抽真空，時間控制在2min之內；11)按所使用的包裝袋預先調好真空封口機在封口時的氣缸壓力、加熱溫度和封口時間；12)當真空室的真空度達到所需要的數值時，進行封口；13)真空室放入大氣，取出VIP板。
3.如權利要求2所述的玻璃纖維與酚醛複合芯材VIP板製備方法，其特徵在於在將苯酚、甲醛水溶液和氫氧化鈉加入反應器中，升溫至70℃，恆溫240min，再加熱至沸騰保持80±2℃反應50～70min，冷卻後加濃度為3.5％的甲酸中和，在溫度為60～70℃下減壓脫去水及未反應的醛和酚後出料，保持真空度達0.085～0.090mpa。
4.如權利要求2或3所述的玻璃纖維與酚醛複合芯材VIP板製備方法，其特徵在於按質量比為苯酚∶甲醛水溶液∶氫氧化鈉＝100∶180∶1，甲醛水溶液的濃度為37％。
5.如權利要求2所述的玻璃纖維與酚醛複合芯材VIP板製備方法，其特徵在於在發泡過程中，按質量比開孔劑十二烷基硫酸鈉∶甲基苯磺酸鈉＝1∶1～1.5，發泡劑石油醚∶正戊烷＝1∶1，固化劑對甲苯磺酸∶磷酸＝1∶1.5～2，脫水所得樹脂∶乙二醇∶DC-193矽油∶開孔劑∶發泡劑∶固化劑＝100∶2～3∶1～1.8∶1～1.5∶6～10∶20～30。
6.如權利要求5所述的玻璃纖維與酚醛複合芯材VIP板製備方法，其特徵在於脫水所得樹脂∶乙二醇∶DC-193矽油∶開孔劑∶發泡劑∶固化劑＝100∶2∶1.5∶1.3∶8∶28。
7.如權利要求2所述的玻璃纖維與酚醛複合芯材VIP板製備方法，其特徵在於所述的開在中間層的酚醛芯材上的槽孔直徑為28mm，厚度為7mm。
8.如權利要求2所述的玻璃纖維與酚醛複合芯材VIP板製備方法，其特徵在於所述的吸氣劑為鋇-鋰吸氣劑。
9.如權利要求2所述的玻璃纖維與酚醛複合芯材VIP板製備方法，其特徵在於在將同等大小的酚醛與玻璃纖維置於真空熱處理爐中抽真空並加溫時，真空度為1Pa。
10.如權利要求2所述的玻璃纖維與酚醛複合芯材VIP板製備方法，其特徵在於在將同等大小的酚醛與玻璃纖維置於真空熱處理爐中抽真空並加溫時，加溫速度控制在5～15℃/min。
全文摘要
玻璃纖維與酚醛複合芯材真空絕熱板及其製備方法，涉及一種VIP板，提供一種以玻璃纖維與酚醛複合材料作為芯材的VIP板及其製備方法。為三層結構，上下層為玻璃纖維，中間層為發泡酚醛。製備時將苯酚、甲醛水溶液和氫氧化鈉反應升溫至沸騰保持80±2℃反應，冷卻後加甲酸中和，減壓出料。發泡時將脫水所得樹脂、乙二醇、DC－193矽油、開孔劑和發泡劑混合加入固化劑，倒入模具，發泡至泡體固化後取出，切割去塵，開槽孔置入吸氣劑，將酚醛與玻璃纖維置於爐中抽真空加溫，並保溫至真空度小於1Pa，冷卻，當真空室溫度降至80℃以下時，取出酚醛與玻璃纖維芯材，裝入包裝袋，打開吸氣劑抽真空，封口，真空室放入大氣，取出VIP板。
文檔編號F16L59/06GK1945091SQ200610122870
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月23日 優先權日2006年10月23日
發明者汪坤明, 胡永年, 紀白浪 申請人:廈門高特高新材料有限公司