本发明涉及保温材料,具体而言,涉及气泡型隔热保温材料用低导热组分和气泡型隔热保温材料。
背景技术:
1、隔热保温发泡材料主要包括eps聚苯保温板、发泡陶瓷保温板、聚苯乙烯泡沫保温板、聚氨酯保温材料、a级防火发泡水泥保温板等。这些材料各有特点,适用于不同的应用场景,共同目的是减少能量损失,达到节能减排的目的。这些隔热保温发泡材料广泛应用于建筑外墙保温、防火隔离带、储罐、通风管道等多个领域,通过减少热量传递,提高能源使用效率,同时改善室内环境,降低维修和使用成本。但其应用环境多为大气压下,随季节温度波动较大的场景,短时间内(例如一天)温度相差较小(多为几度、十多度)。
2、但是某些情况下,诸如南北极、高海拔地区昼夜温差大,月球昼夜温差可达数百度(白天,月球表面在阳光垂直照射的地方温度高达127℃;夜晚,其表面温度可降低到-183℃),火星昼夜温差百度以上(火星的白天温度在27℃左右,夜里没有太阳照射时为-133℃左右,日夜温差接近150℃),且压力往往小于或远小于大气压。
3、基于上述情况,为了适应短时间气温的巨大变化,则需要使该环境条件下的建筑物实现日间吸热、夜里保温,进而满足较高的恒温要求。
4、但是,相关技术提供的材料难以满足上述环境的低导热保温需求。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供气泡型隔热保温材料用低导热组分和气泡型隔热保温材料,该气泡型隔热保温材料用低导热组分具有低导热系数,隔热性好;具有该气泡型隔热保温材料用低导热组分的气泡型隔热保温材料不仅具有低导热系数,隔热性好,还能利用气泡型隔热保温材料用低导热组分维持泡壁材料的抗压性。
2、本发明是这样实现的:
3、第一方面,本发明提供一种气泡型隔热保温材料用低导热组分,包括:气泡基材、氦气、六氟乙烷和全氟正戊烷;气泡基材包括反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯、1,1,1,3,3-五氟丙烷和1-氟-1,1-二氯乙烷三者中的至少一者;其中,
4、在气泡基材仅含反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯的情况下,气泡型隔热保温材料用低导热组分按照质量百分数计包括:
5、46-70%的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯;
6、10-20%的氦气;
7、15-25%的六氟乙烷;
8、1-10%的全氟正戊烷。
9、在可选的实施方式中,在气泡基材仅含1,1,1,3,3-五氟丙烷和1-氟-1,1-二氯乙烷的情况下,
10、气泡型隔热保温材料用低导热组分按照质量百分数计包括:
11、总量为46-70%的1,1,1,3,3-五氟丙烷和1-氟-1,1-二氯乙烷;
12、10-20%的氦气;
13、15-25%的六氟乙烷;
14、1-10%的全氟正戊烷。
15、在可选的实施方式中,在气泡基材包括1,1,1,3,3-五氟丙烷和1-氟-1,1-二氯乙烷两者中的至少一者、以及反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯的情况下,
16、气泡型隔热保温材料用低导热组分按照质量百分数计包括:
17、46-70%的气泡基材,其中,1,1,1,3,3-五氟丙烷占气泡型隔热保温材料用低导热组分的总质量的1-10%,和/或,1-氟-1,1-二氯乙烷占气泡型隔热保温材料用低导热组分的总质量的1-10%;
18、10-20%的氦气;
19、15-25%的六氟乙烷;
20、1-10%的全氟正戊烷。
21、在可选的实施方式中,1,1,1,3,3-五氟丙烷和1-氟-1,1-二氯乙烷两者中的至少一者的质量为反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯的质量的10-20%。
22、在可选的实施方式中,气泡型隔热保温材料用低导热组分按照质量百分数计还包括:1-10%的六氟化硫和1-10%的全氟正丁烷两者中的至少一者。
23、第二方面,本发明提供一种气泡型隔热保温材料,其是由前述实施方式任一项的气泡型隔热保温材料用低导热组分和泡壁材料制备的;其中,泡壁材料的组分按照质量百分数计包括:
24、9-59.95%的十二醇硫酸钠;
25、9-26%的烷基苯磺酸钠;
26、9-26%的脂肪酸聚氧乙烯醚;
27、20-35%的十六烷基三甲基溴化铵;
28、0.05-0.1%的石墨烯。
29、在可选的实施方式中,气泡型隔热保温材料由泡壁材料形成气泡的泡壁、且气泡型隔热保温材料用低导热组分填充于气泡内;其中,
30、气泡的泡壁厚度为0.1-1g/m2。
31、在可选的实施方式中,气泡的直径为1-10mm。
32、在可选的实施方式中,气泡型隔热保温材料的制备方法包括:用气态的气泡型隔热保温材料用低导热组分以吹气泡的方式使泡壁材料形成气泡;
33、气态的气泡型隔热保温材料用低导热组分的气相导热率低于15mw/m·k。
34、在可选的实施方式中,还包括薄膜,薄膜围设出填充空间,用气态的气泡型隔热保温材料用低导热组分以吹气泡的方式使泡壁材料形成气泡填充于填充空间内。
35、本发明包括以下有益效果:
36、本发明的气泡型隔热保温材料用低导热组分中的气泡基材(反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯、1,1,1,3,3-五氟丙烷和1-氟-1,1-二氯乙烷三者中的任意一种)、以及六氟乙烷和全氟正戊烷的气相导热系数都很低,有利于提供气泡型隔热保温材料用低导热组分的隔热保温性能;而且,气泡基材(反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯、1,1,1,3,3-五氟丙烷和1-氟-1,1-二氯乙烷三者中的任意一种)和全氟正戊烷还具有较低的饱和液相导热系数,也使气泡型隔热保温材料用低导热组分更利于温差大的环境(温度范围可为-133℃-27℃,例如:火星的日照时间温度在27℃左右,夜里没有太阳照射时为-133℃左右,日夜温差接近150℃,温差大,平均温度为-55℃。),能够在气泡基材和全氟正戊烷变为液态时,减少对隔热性能的不利影响,进而确保良好的隔热性。
37、需要说明的是,全氟正戊烷的密度较大,将其重量控制在1-10%,一方面有利于降低成本,另一方面还能避免增加整个气泡型隔热保温材料用低导热组分的重量,有利于实现轻量化。
38、本发明的气泡型隔热保温材料由前述的气泡型隔热保温材料用低导热组分和泡壁材料制备;其中,气泡型隔热保温材料用低导热组分中的气泡基材(低压700pa条件下,反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯(沸点-67.89℃)、1,1,1,3,3-五氟丙烷(沸点-67.27℃)和1-氟-1,1-二氯乙烷(沸点-60.14℃)三者中的任意一种)的沸点温度接近火星的平均温度(-55℃),气液转变温度居中,汽化潜热较高,气液变化所需热量更多,可减缓气液相变过程,在温差大的条件下更有利于减缓依靠气泡型隔热保温材料用低导热组分充盈形成的气泡中的组分气液变化带来的气压波动,利于维持气泡稳定,且低压下极低的凝固点(低于或接近火星最低温度),还能够避免物质成为凝固态或减少物质成为凝固态的时间,利于维持气泡稳定;气泡基材还具备为液体态时密度低的特点,在温差大的环境下气液转变过程中,低密度的液体(低密度是指气泡基材与其他导热组分同为液体状态时相比密度更低)可减少液态物质对气泡结构的影响,进而确保依靠气泡型隔热保温材料用低导热组分充盈形成的气泡的稳定性。
39、气泡型隔热保温材料用低导热组分中的氦气在低压下(低压可为700pa,例如:火星的大气组成为co2(95.3%)、n2(2.7%)、氩气(1.6%)、氧气(0.15%)、水汽(0.03%),大部分地区的大气压为7毫巴(低于地球的气压,气体稀薄,气体密度不及地球的1%,其低压约为700pa)始终维持成气态,其低密度的特性利于减轻重量,降低运输等成本,维持氦气在整个气泡型隔热保温材料用低导热组分中的质量百分数为10-20%,能保证依靠气泡型隔热保温材料用低导热组分充盈形成的气泡内部的气相组成在大的温差下发生相变时,维持一定的压力,从而保证气泡的稳定性;而且,氦气相变温度差范围大(远大于火星等环境温度变化范围),可始终确保其是气体状态,进而可靠地利用氦气提高依靠气泡型隔热保温材料用低导热组分充盈形成的气泡的稳定性。
40、气泡型隔热保温材料用低导热组分中的六氟乙烷有利于气泡成形,其在低压下(700pa)始终维持成气态,且其低密度的特性还利于减轻重量,降低运输等成本,虽然六氟乙烷的密度相较于氦气稍高一些,但是六氟乙烷的导热系数低,维持六氟乙烷在整个气泡型隔热保温材料用低导热组分中的质量百分数为15-25%,可以保证依靠气泡型隔热保温材料用低导热组分充盈形成的气泡内部的气相组成在大的温差下发生相变时,维持一定压力,从而保证气泡的稳定性,且同时具有低导热系数,有利于维持气泡型隔热保温材料优良的隔热保温性能。
41、全氟正戊烷与其他组分一起复配,利于气泡的成形;全氟正戊烷的沸点温度(-59.01℃)更为接近火星的平均温度(-55℃),气液转变温度居中,且具有相对其他组分更高的沸点,以使全氟正戊烷能够与沸点不同的气泡基材、以及氦气和六氟乙烷实现各个原料组分能在不同温度下进行气液相变的过程,即气泡型隔热保温材料用低导热组分中的气泡基材、氦气、六氟乙烷和全氟正戊烷的沸点不同,因此能够在不同的温度下实现气液相变,以使用于充盈气泡的气泡型隔热保温材料用低导热组分不容易直接在某一温度下同时从气相变成液相,也即在温差大的条件下更有利于减缓依靠气泡型隔热保温材料用低导热组分充盈形成的气泡中各个原料组分气液变化带来的气压波动,利于维持气泡的稳定性;而且,全氟正戊烷在低压下具有极低的凝固点(低于火星最低温度),因此,全氟正戊烷在低温下最多转变为液相,而不至于凝固成固态,以确保依靠气泡型隔热保温材料用低导热组分充盈形成的气泡在极低的温度下也能维持气泡内至少始终存在液相的情况,利于减少气泡型隔热保温材料用低导热组分中物质凝固而对充盈形成的气泡造成不利影响,有利于维持气泡的稳定。
42、气泡型隔热保温材料的泡壁材料中的十二醇硫酸钠(阴离子表面活性剂)与十六烷基三甲基溴化铵(阳离子表面活性剂)形成阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂复配,以获得适用于复合气体快速形成气泡的高表面活性的表面活性剂;十二醇硫酸钠与十六烷基三甲基溴化铵复配还具有增溶作用,二者互溶性好;通过十六烷基三甲基溴化铵阳离子表面活性剂的添加,还增强了表面活性剂活性。通过添加烷基苯磺酸钠阴离子表面活性剂,可以增加阴离子表面活性剂的占比,减少阳离子与阴离子表面活性剂量相近带来的表面活性剂沉积等问题,进而有利于提高泡壁材料形成的气泡的稳定性,即使得气泡不容易破裂。脂肪酸聚氧乙烯醚是非离子型表面活性剂,其是一种长链聚醚,添加脂肪酸聚氧乙烯醚即可实现通过大分子的添加,增加表面活性剂互溶性,提高阴阳表面活性剂下的稳定性,从而提高泡壁材料形成的气泡的泡壁稳定性。石墨烯的添加则能增强泡壁材料韧性,不易破泡。
1.一种气泡型隔热保温材料用低导热组分,其特征在于,包括:气泡基材、氦气、六氟乙烷和全氟正戊烷;所述气泡基材包括反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯、1,1,1,3,3-五氟丙烷和1-氟-1,1-二氯乙烷三者中的至少一者;其中,
2.根据权利要求1所述的气泡型隔热保温材料用低导热组分,其特征在于,在所述气泡基材仅含所述1,1,1,3,3-五氟丙烷和所述1-氟-1,1-二氯乙烷的情况下,
3.根据权利要求1所述的气泡型隔热保温材料用低导热组分,其特征在于,在所述气泡基材包括所述1,1,1,3,3-五氟丙烷和所述1-氟-1,1-二氯乙烷两者中的至少一者、以及所述反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯的情况下,
4.根据权利要求3所述的气泡型隔热保温材料用低导热组分,其特征在于,所述1,1,1,3,3-五氟丙烷和所述1-氟-1,1-二氯乙烷两者中的至少一者的质量为所述反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯的质量的10-20%。
5.根据权利要求1-4任一项所述的气泡型隔热保温材料用低导热组分,其特征在于,所述气泡型隔热保温材料用低导热组分按照质量百分数计还包括:1-10%的六氟化硫和1-10%的全氟正丁烷两者中的至少一者。
6.一种气泡型隔热保温材料,其特征在于,其是由权利要求1-5任一项所述的气泡型隔热保温材料用低导热组分和泡壁材料制备的;其中,所述泡壁材料的组分按照质量百分数计包括:34.9-59.95%的十二醇硫酸钠;9-26%的烷基苯磺酸钠;9-26%的脂肪酸聚氧乙烯醚;20-35%的十六烷基三甲基溴化铵;0.05-0.1%的石墨烯。
7.根据权利要求6所述的气泡型隔热保温材料,其特征在于,所述气泡型隔热保温材料由所述泡壁材料形成气泡的泡壁、且所述气泡型隔热保温材料用低导热组分填充于所述气泡内;其中,
8.根据权利要求7所述的气泡型隔热保温材料,其特征在于,所述气泡的直径为1-10mm。
9.根据权利要求7所述的气泡型隔热保温材料,其特征在于,所述气泡型隔热保温材料的制备方法包括:用气态的所述气泡型隔热保温材料用低导热组分以吹气泡的方式使所述泡壁材料形成所述气泡;
10.根据权利要求6-8任一项所述的气泡型隔热保温材料,其特征在于,还包括薄膜,所述薄膜围设出填充空间,用气态的所述气泡型隔热保温材料用低导热组分以吹气泡的方式使所述泡壁材料形成气泡填充于所述填充空间内。