真空絕熱板具有良好的絕熱性能，為節(jié)能目的，尤其是建筑領(lǐng)域，提供行之有效的熱屏障，但其使用壽命成為諸多研究人員、制造商和用戶最為關(guān)心的關(guān)鍵問(wèn)題。隔氣結(jié)構(gòu)是維持真空絕熱板內(nèi)真空度的重要組成元件，其性能對(duì)真空絕熱板的熱工性能和使用壽命影響甚大。采用試驗(yàn)的方法只能在有限的時(shí)間內(nèi)對(duì)其使用壽命研究，理論預(yù)測(cè)其使用壽命尤為重要。文章研究了氣體和水蒸汽通過(guò)隔氣結(jié)構(gòu)膜滲透到板內(nèi)對(duì)其等效導(dǎo)熱系數(shù)的影響，采用數(shù)值分析的方法建立了相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，選取了三種典型隔氣結(jié)構(gòu)膜，測(cè)試了其相關(guān)性能參數(shù)指標(biāo)，對(duì)其制得的真空絕熱板，理論分析了導(dǎo)熱系數(shù)變化規(guī)律，并對(duì)其使用壽命進(jìn)行了評(píng)估。

　　環(huán)保和節(jié)能成為當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主題，研制一種高效節(jié)能的環(huán)保材料已經(jīng)成為緩解能源危機(jī)的迫切之需，真空絕熱板(Vacuum Insulation Panel，VIP)應(yīng)時(shí)而生，目前已在冰箱、冷藏集裝箱、建筑等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。VIP是基于真空絕熱機(jī)理而制成的一種真空保溫材料，主要由被抽真空的芯層多孔介質(zhì)隔熱材料、用以將芯材與外界隔離的隔氣結(jié)構(gòu)和氣體吸附材料三部分組成，通過(guò)最大限度地提高芯材真空度來(lái)實(shí)現(xiàn)絕熱的。但如何保證VIP在整個(gè)系統(tǒng)使用周期內(nèi)的熱穩(wěn)定性和長(zhǎng)期有效性，已成為諸多研究者和使用著最為關(guān)心的課題。

　　事實(shí)上，VIP的導(dǎo)熱系數(shù)并不是恒定不變的，隨著其在保溫場(chǎng)合使用時(shí)間的推移，外界氣體通過(guò)隔氣結(jié)構(gòu)滲透到板內(nèi)，使其絕熱性能隨之衰減，導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)而隨之上升。隔氣結(jié)構(gòu)是VIP的重要組成部分，其主要是用來(lái)形成一定的封閉空間，阻礙外界空氣、水蒸汽的滲透，維持芯材內(nèi)部真空度以維持VIP的絕熱性能，故而其阻氣性能是影響VIP內(nèi)部真空度和使用壽命的最為重要的因素。早期的VIP多采用極薄的不銹鋼作為隔氣結(jié)構(gòu)，但因其易引起較大邊緣熱橋效應(yīng)而逐漸被復(fù)合薄膜所取代�，F(xiàn)廣為應(yīng)用的隔氣結(jié)構(gòu)多為金屬基薄膜(Metal film)和聚酯基薄膜(Metalized Film)，溫永剛，邸小波等采用理論分析和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究了膜內(nèi)真空度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響，進(jìn)而對(duì)VIP的使用壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè)。Mathias Bouquerel，Roland Capsa等等對(duì)隔氣結(jié)構(gòu)的氣體滲透試驗(yàn)方法進(jìn)行了研究，HubertSchwab，Erlend Wegger，H.Simmler等則采用試驗(yàn)的方法研究了氧、水蒸汽對(duì)不同膜的滲透情況及其對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響，Roman Kuniˇc等設(shè)置了加速老化的試驗(yàn)裝置，并基于試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上對(duì)VIP的使用壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者選擇不同的膜和芯材對(duì)VIP的熱工性能進(jìn)行了研究，并給出一些設(shè)計(jì)上的意見和建議。

　　盡管隔氣結(jié)構(gòu)膜的發(fā)展及性能的提高促進(jìn)了VIP的優(yōu)化，但關(guān)于VIP的失效上述文獻(xiàn)并沒(méi)有給出明確的界定。ASTM C 1484-01規(guī)定，VIP的使用壽命是指在平均溫度為24℃、相對(duì)濕度為50%的測(cè)試環(huán)境中，中心區(qū)域?qū)�熱系�?shù)不高于0.011495W/(m·K)的維持時(shí)間。本文取0.0115W/(m·K)作為VIP導(dǎo)熱系數(shù)的上限。當(dāng)VIP的導(dǎo)熱系數(shù)超過(guò)這一數(shù)值時(shí)，即可以認(rèn)為其老化失效。本文選取了采用數(shù)值分析的方法，通過(guò)隔氣結(jié)構(gòu)性能參數(shù)，建立了VIP導(dǎo)熱系數(shù)衰減模型，并選擇了幾種典型隔氣結(jié)構(gòu)作為分析對(duì)象，對(duì)VIP的使用壽命進(jìn)行了理論預(yù)測(cè)。

　　4、結(jié)論

　　隔氣結(jié)構(gòu)膜為VIP重要組成元件之一，其性能對(duì)VIP的絕熱性能及穩(wěn)定性影響之甚，文章從隔氣結(jié)構(gòu)膜的氧氣滲透率、水蒸汽滲透率等性能指標(biāo)出發(fā)，建立了VIP 使用壽命的預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，選用AF、MF1、MF2三種隔氣結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行了性能測(cè)試，制作了以三種隔氣結(jié)構(gòu)膜為圍護(hù)結(jié)構(gòu)、以超細(xì)玻璃纖維為芯材的VIP，并對(duì)其使用壽命進(jìn)行了理論預(yù)測(cè)。

　　(1)鋁箔有良好的阻氣性能，為隔氣結(jié)構(gòu)膜中不可或缺的重要組成部分，VIP隔氣結(jié)構(gòu)膜中應(yīng)至少含有一層7μm的鋁箔；

　　(2)隔氣結(jié)構(gòu)膜為維持VIP內(nèi)真空度的屏障，同時(shí)亦會(huì)引起熱橋效應(yīng)，其金屬層的厚度應(yīng)結(jié)合邊界熱橋效應(yīng)、使用環(huán)境、VIP載體系統(tǒng)的工藝及使用壽命等因素綜合選擇；

　　(3)從本文所建立的理論模型還可以看出，VIP的使用壽命不僅僅和隔氣結(jié)構(gòu)膜有關(guān)，還與芯材物性、板內(nèi)真空度、有無(wú)氣體吸附材料、使用環(huán)境等有關(guān)。可以改變本理論模型中對(duì)應(yīng)的溫度、壓力、相對(duì)濕度等物性參數(shù)，對(duì)VIP的實(shí)際使用壽命進(jìn)行理論預(yù)測(cè)，如加之實(shí)驗(yàn)方法對(duì)本文一些系數(shù)進(jìn)行修正，其結(jié)果將會(huì)更為精確。