SiO2氣凝膠-纖維復(fù)合隔熱包裝材料制備及隔熱機理研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)和國防工業(yè)的快速發(fā)展，電子、化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)對保溫隔熱包裝材料提出了更多的要求，輕質(zhì)、低熱導(dǎo)率、具有一定結(jié)構(gòu)強度的新型隔熱材料引起了人們的廣泛關(guān)注。本文基于輕質(zhì)隔熱包裝材料結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料體系設(shè)計及成型工藝設(shè)計，以硅酸鋁纖維、玄武巖纖維為支撐纖維骨架結(jié)構(gòu)材料，SiO2氣凝膠為隔熱主體材料，以硅溶膠、硅酸鈉水溶液等為膠黏劑，采用高速離心分散方法結(jié)合模壓工藝，制備一種新型、輕量化、隔熱的 SiO2氣凝膠/纖維隔熱復(fù)合包裝材料

2、，針對材料的制備技術(shù)及其隔熱機理開展了系統(tǒng)性研究。
　　采用SEM、導(dǎo)熱系數(shù)儀等分析測試手段，研究了納米多孔SiO2氣凝膠/纖維隔熱復(fù)合材料組成與微觀結(jié)構(gòu)對其隔熱性能的影響。重點分析了SiO2氣凝膠含量、無機纖維種類及復(fù)合材料密度等對SiO2氣凝膠/纖維復(fù)合材料隔熱性能的影響。對所制備的復(fù)合材料平板件進(jìn)行了熱傳導(dǎo)模擬實驗，分析其傳熱過程，探討了隔熱材料的隔熱機理，制備了110mm×110mm×120mm的輕質(zhì)、隔熱保溫結(jié)構(gòu)，并對其

3、隔熱性能及強度進(jìn)行了測試和評價。
　　研究結(jié)果表明，SiO2氣凝膠/玄武巖纖維隔熱復(fù)合材料隔熱效果比SiO2氣凝膠/硅酸鋁纖維隔熱復(fù)合材料隔熱效果好。SiO2氣凝膠/纖維復(fù)合材料密度在0.10～0.40g/cm3范圍內(nèi)的玄武巖纖維復(fù)合材料，導(dǎo)熱系數(shù)在0.010～0.030W/(m·K)范圍，隔熱保溫性能較佳。建立了SiO2氣凝膠/纖維復(fù)合材料熱傳導(dǎo)理論預(yù)測模型，確定SiO2氣凝膠/纖維復(fù)合材料熱傳導(dǎo)輻射傳熱為主，分析了熱傳導(dǎo)性能受

4、材料厚度、材料孔隙率影響規(guī)律，揭示了SiO2氣凝膠/纖維隔熱復(fù)合材料的隔熱機理。
　　以SiO2氣凝膠/纖維隔熱復(fù)合材料為面層，多層瓦楞紙板為結(jié)構(gòu)增強層，設(shè)計制備出110mm×110mm×120mm尺寸的復(fù)合隔熱結(jié)構(gòu)，按包裝箱質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對其力學(xué)性能和熱學(xué)性能進(jìn)行測試。結(jié)果表明：SiO2氣凝膠/玄武巖纖維隔熱復(fù)合材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)包裝箱性能達(dá)到質(zhì)量要求。
　　本項研究拓展了SiO2氣凝膠、玄武巖纖維的應(yīng)用領(lǐng)域，豐富了包裝材料體系，建