[發明專利]一種空心玻璃微珠在夾套保溫容器中的應用

在審

• 申請號: 201710501045.0
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107215570A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 張敬杰;王平;嚴開祺
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: B65D81/38
• 分類號: B65D81/38
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 趙曉丹

技術領域

本發明涉及保溫領域，具體涉及一種空心玻璃微珠在夾套保溫容器中的應用。

背景技術

空心玻璃微珠是一種新型高性能粉體材料，它由直徑1-200μm及以上的球形薄壁(0.5-2.0μm)玻璃微粒組成，是一種內部充斥CO₂等氣體的封閉微型球體。空心玻璃微珠具有密度小、導熱系數低、化學穩定性高、機械強度高、阻燃性好等優點，是一類非常有應用價值的絕熱材料。將空心玻璃微珠用于真空絕熱，將發揮出其許多優點。空心玻璃微珠為球形度很好的剛性空心微球，顆粒之間為點接觸，空心結構使得熱傳導路徑延長，能有效降低接觸導熱；空心玻璃微珠為閉孔微球，將氣體封存在球體內部，較大限度的阻止氣體流動傳熱；空心玻璃微珠為帶有致密球殼的閉孔微球，通過控制粒度，可以較大限度的對熱輻射進行散射。空心玻璃微珠的成分與玻璃類似，不但具有不燃、阻燃的特點，而且具有很寬的使用溫度范圍(600℃以下溫度均可)。此外，空心玻璃微珠還具有真空度要求不高(在0.01-10Pa的真空度范圍即表現出很好的絕熱性能，在此范圍內真空度越低絕熱性能越好，可根據絕熱要求及保溫容器氣密性選擇合適的真空度)，真空保持能力好，后期維護頻率低且簡便易行等一系列優點，具有很大的潛在應用價值。

空心玻璃微珠的熱量傳遞主要通過四種方式進行：固體骨架導熱、殘余氣體導熱、微珠顆粒之間的氣體對流傳熱和輻射傳熱。空心玻璃微珠內部不存在對流傳熱，這是因為空心玻璃微珠是閉孔微球，氣體被封閉在玻璃微球中，有效的阻止了微球中的氣體對流傳熱。Skochdopole(Skochdopole R E.Chem.Eng.Prog,1961,57(10):55-59.)指出當微球內徑小于4mm時，氣體流動阻力極高，顆粒內部氣體對流停止，空心玻璃微珠的粒子內徑通常為幾十到幾百微米，遠遠小于4mm，所以空心玻璃微珠內部基本不會發生氣體對流。將空心玻璃微珠置于室溫、大氣壓下，在這四種傳熱方式中，殘余氣體導熱和微珠顆粒之間的氣體對流傳熱占據了總熱量傳遞的90％以上，這就是說，只需將空心玻璃微珠填充在真空環境下，其絕熱性能即能提高10倍以上。研究表明，不同型號的空心玻璃微珠在常溫常壓下的導熱系數一般為0.04-0.07W/m·K，而在常溫真空(真空度為0.1Pa左右時)下的導熱系數能達到0.003-0.007W/m·K。

目前，夾套保溫容器中所用的絕熱方式一般為泡沫絕熱或者高真空絕熱。泡沫絕熱是通過將泡沫絕熱材料組分混合后快速注入夾套保溫容器的夾層(由保溫容器內筒和外筒之間構成的絕熱層)中發泡而形成絕熱體的絕熱方式，整個過程中沒有真空度的要求。泡沫絕熱方式主要應用在食品行業的冷庫、冷藏集裝箱，工業設備的儲罐、管道等方面。泡沫絕熱中所使用的泡沫絕熱材料主要包括聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、酚醛樹脂泡沫塑料等。這類絕熱材料多為閉孔結構，具有強度高、密度小、導熱系數低(可低至0.02W/m·K左右)的特點，但是，相比于空心玻璃微珠真空絕熱，泡沫的導熱系數還不夠低，且泡沫絕熱材料具有易燃，使用溫度有限(泡沫絕熱材料在100℃以上會發生軟化現象)等缺點，存在一定的安全隱患。高真空絕熱是一種通過提高絕熱夾層內部的真空度來消除氣體的對流傳熱和絕大部分的殘余氣體導熱的絕熱方式，要求夾套保溫容器的絕熱層保持10^-2Pa以下的真空度，這樣可以達到良好的絕熱效果，同時，將內膽鍍銀，降低輻射傳熱，進一步增加絕熱效果。高真空絕熱方式主要應用在家用熱水器、熱水壺、保溫杯等方面。高真空絕熱也存在一些缺點，一方面，相比于空心玻璃微珠真空絕熱，高真空絕熱的絕熱性能不高，且對絕熱層內真空度的要求非常高，一旦破壞了絕熱層內的真空度，絕熱性能將會急劇下降；另一方面，高真空絕熱內膽鍍銀降低輻射傳熱的方法，增加了工藝步驟和成本。隨著能源的日益緊缺和人們對保溫需求的日益提高，目前這兩種絕熱方式已經不能完全滿足使用需求。

發明內容

為了解決現有夾套保溫容器中存在的缺陷，包括泡沫絕熱方法具有易燃性、使用溫度有限等問題，高真空絕熱方法真空度要求較高，內膽需要鍍銀等問題，本發明提供一種空心玻璃微珠在夾套保溫容器中應用，這種絕熱方法相比于上述兩種絕熱方法，具有導熱系數更低、阻燃性好、使用溫度范圍寬、真空度要求不高等優點。

為達到以上目的，本發明所采用以下技術方案：

一種空心玻璃微珠在夾套保溫容器中的應用。

具體包括如下步驟：

1)將空心玻璃微珠絕熱材料填滿夾套保溫容器的絕熱層；

2)抽真空；