铝箔气泡复合材料的隔热性能研究

摘要

在聚乙烯气泡两面复合铝箔反射层的铝箔气泡复合材料，呈“三明治”夹心结构，具有轻质、防水防潮、耐腐蚀和隔热性能优异的特点，被广泛用作建筑、热电石化管道等领域的保温材料。本文主要研究了铝箔气泡复合材料的隔热性能，建立铝箔气泡复合材料串并联传热模型并计算复合材料的导热系数。通过对比测试结果，分析复合材料结构的气泡层数、气泡直径、气泡数目、温度以及老化处理等因素对铝箔气泡复合材料隔热性能的影响规律和机理。利用Matlab软件中的BP神经网络方法对气泡层数、气泡直径以及温度进行训练，并对材料的导热系数预测仿真，获得优化的结构参数。 结果表明：（1）根据材料的结构特征，建立串并联传热模型，当温度低于50℃时，计算结果与测试数值的误差不超过8%，实验和模拟结果十分吻合，对材料隔热性能的分析有实际指导作用；（2）随着气泡层数的增加，复合材料导热系数先减小后升高；随着气泡直径的增大、气泡数目减少、温度降低，材料的导热系数减小，结构隔热性能得到提高；（3）材料在相对温度为80℃，湿度为70%环境中老化处理，材料的导热系数明显增大，且气泡层数为双层时导热系数增长速率明显大于单层；（4）揉搓老化实验中，通过对PET/Al/CPE和AL/PET/CPE进行等次数揉搓，PET/Al/CPE反射层试样导热系数的增长速率明显小于Al/PET/CPE反射层试样，前者的抗揉搓老化性能更好；（5）利用Matlab神经网络方法优化参数，获得气泡层数为2，气泡直径为12mm，温度为25℃时，铝箔气泡复合材料的导热系数最低，为0.032(W/m·K)。 本文通过结构传热模型，可以计算出材料的导热系数，对材料的实际生产和应用有重要的指导意义。通过Matlab神经网络工具对影响材料导热系数的关键参数进行训练和优化。同时，借助训练后网络的记忆及归纳能力，对不同参数结构的铝箔气泡复合材料的导热系数进行分析预测，减少实验工作量，指导实际生产中对于材料隔热性能的优化设计。

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