高性能VIP基材料的制備技術(shù)、性能及老化行為研究.pdf

1、隨著社會的不斷進(jìn)步，能源對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性也日益凸顯。建筑能耗在整個(gè)能源應(yīng)用消耗領(lǐng)域中占有較大的比例。為了減少建筑能耗，作為超高性能保溫材料的真空絕熱板(VIP)也逐漸被重視。目前，已有大量的建筑物開始使用真空絕熱板作為外墻或內(nèi)墻保溫材料，在能源節(jié)約上也呈現(xiàn)出了VIP的優(yōu)越性。但是，針對超高性能真空絕熱板的制備工藝、膜材劣化、服役壽命預(yù)測及建筑能耗模擬等方面，目前鮮有系統(tǒng)的研究。為此，本文對VIP進(jìn)行了全方面的分析和研究，力圖為真空絕

2、熱板在建筑物上的使用提供一定的理論指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　本文采用氣相二氧化硅(fS)、沉淀二氧化硅(ps)、硅灰(sf)等納米材料作為候選材料，制備了VIP芯板。并針對不同芯材體系，獲得合適的成型壓力、芯板烘干時(shí)間以及板材的封裝時(shí)間。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以氣相二氧化硅為芯材制備的VIP導(dǎo)熱系數(shù)最低，低至3.741 mW/m·K。硅灰的摻入在一定程度上使得VIP導(dǎo)熱系數(shù)升高。以沉淀二氧化硅為芯材制備的VIP成本最低，并且導(dǎo)熱系數(shù)也較低，為

3、4.856mW/m·K。在VIP服役壽命預(yù)測方面，本文采用不同pH值(7、11和13)的NaOH溶液及飽和Ca(OH)2溶液在不同溫度條件下(20℃和60℃)對VIP膜材進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)，獲得VIP膜材的劣化規(guī)律，為VIP在建筑中的應(yīng)用提供一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。此外，本文還采用了VIP壽命預(yù)測模型對使用不同膜材VIP的使用壽命進(jìn)行了預(yù)測。綜合腐蝕試驗(yàn)和壽命預(yù)測數(shù)據(jù)結(jié)果，多層金屬化膜(MF)為VIP最佳的包覆膜材，玻璃纖維網(wǎng)格布膜(GF)次之，鋁膜

4、(AF)不適合作為建筑用VIP的包覆膜材。針對VIP單純的納米粉體芯材體系，本文利用親水和疏水的氣相二氧化硅、沉淀二氧化硅、二氧化硅氣凝膠和膨脹珍珠巖作為基材，吸附石蠟RT21制備了微米量級的定形相變材料。發(fā)現(xiàn)在同種材料下，親水基材的石蠟吸附量要高于疏水基材。對于親水ps、fs和氣凝膠，RT21吸附量(RT21質(zhì)量/(RT21質(zhì)量+基材質(zhì)量)）分別為65％、70-73％和78％，對疏水ps、fs和氣凝膠，RT21吸附量分別為58％、65

5、％和71％。最終優(yōu)選出了利用親水沉淀二氧化硅制備的定形相變材料與納米粉體復(fù)合制備VIP-PCM復(fù)合板。適量定形相變材料的摻入，可以有效提高VIP對測試盒子內(nèi)部溫度變化調(diào)節(jié)的性能。為了獲得VIP-PCM復(fù)合板用于建筑物時(shí)對建筑物能耗的影響，本文通過建立居民樓和辦公樓兩種建筑物模型，利用EnergyPlus能耗模擬軟件對在不同氣候區(qū)域下采用不同保溫材料的建筑物進(jìn)行能耗模擬計(jì)算，獲得本文所制備的VIP及VIP-PCM復(fù)合板在建筑能耗節(jié)約上的優(yōu)

6、越性。通過模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在嚴(yán)寒、寒冷、冬冷夏熱區(qū)，對建筑物外墻和屋頂使用本文所研發(fā)的20mmVIP保溫效果最好，以辦公樓為例，相較于PU作為外墻保溫材料時(shí)，能耗分別降低9.10％、5.31％、3.24％。20mmVIP-PCM復(fù)合板次之，建筑總能耗分別降低3.86％、2.29％和1.45％。在冬暖夏熱及溫和區(qū)域，不適合對建筑物進(jìn)行過多的保溫處理，因?yàn)橄募窘ㄖ刈龅脑胶茫覂?nèi)熱量不容易向室外傳輸，從而提高建筑的能耗。特別是溫和地區(qū)，適合