[發明專利]一種二硫化鉬納米片/聚酰亞胺基復合氣凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201610059510.5
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105617956B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 劉天西;張由芳;樊瑋;左立增;鄢家杰;魯恒毅;顧華昊
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

本發明屬于氣凝膠技術領域，具體為一種二硫化鉬納米片/聚酰亞胺基復合氣凝膠及其制備方法。本發明復合氣凝膠采用溶劑熱法制備的水分散性較好的二硫化鉬納米片與聚酰亞胺復合制備得到，其制備原料包括：鉬鹽、硫鹽及一種或多種水溶性聚酰亞胺前驅體?聚酰胺酸；制備過程包括：一步溶劑熱法制備水分散性較好的二硫化鉬納米片；將二硫化鉬納米片與聚酰胺酸進行復合，通過溶膠?凝膠、冷凍干燥及亞酰胺化制備得二硫化鉬納米片/聚酰亞胺基復合氣凝膠。本發明所制得的復合氣凝膠內部孔洞分布均勻，其極限氧指數明顯高于其他文獻或專利中高分子基氣凝膠的相關性能，可作為理想的阻燃材料、隔熱材料及降噪材料。

技術領域

本發明屬于氣凝膠技術領域，具體涉及一種高分子基復合氣凝膠及其制備方法。

背景技術

高分子氣凝膠是一種具有三維網絡結構的多孔輕質材料，具有成本低、易成型、孔隙率高（80 ~ 99.8%）和比表面積大（200 ~ 1000 m² g^-1）等優點。其獨特的多孔結構使得高分子氣凝膠在隔熱、阻燃、隔音等方面具有廣闊的應用前景。目前高分子氣凝膠通常以聚乙烯醇類、酚醛類高分子材料為基體，納米粘土（如蒙脫土、高嶺土和埃洛石）、碳納米材料及SiO₂等為填料，經溶膠-凝膠過程和特殊干燥技術（如冷凍干燥技術、超臨界干燥技術）制備得到。然而，這些高分子基氣凝膠普遍存在力學性能差（壓縮模量通常為0.1 ~ 6.0 MPa）、熱分解溫度低（150 ~ 300℃）、阻燃性能差（極限氧指數，LOI < 30）等問題，因而其應用受到限制。究其原因，一方面是由高分子基體材料本身力學性能不高及熱分解溫度低；另一方面是由于納米填料本身易團聚，在高分子基體中分散不均。因而，如何合成力學性能優異、高分解溫度和高阻燃性能的高分子基體材料以及如何解決納米填料的自身團聚問題及其在基體中的分散問題是科學研究和工業生產的關鍵。

聚酰亞胺作為一種常用的工程塑料，因其具有優異的力學性能、熱性能和阻燃性能，廣泛地應用于國民經濟的各個領域。在我們以往的研究中（專利CN104355302A），成功制備了水溶性聚酰亞胺的前軀體-聚酰胺酸，并成功制備聚酰亞胺氣凝膠基碳氣凝膠。因此，在本發明中，我們選擇聚酰亞胺為高分子基體，制備聚酰亞胺基復合氣凝膠。

二硫化鉬是一種典型的過渡金屬硫族化合物，具有類似于石墨的片層結構，片層內部之間以共價鍵相結合，片層之間則靠弱的范德華力相互作用。而單層的二硫化鉬是一種“夾心式”結構，兩層硫原子中間夾一層鉬原子，形成三明治夾心結構，層間距約為0.65nm。研究表明，片層結構的二硫化鉬納米片同層狀納米黏土一樣具有良好的熱穩定性及氣體阻隔性能而被廣泛應用于高分子材料等行業。但是，二硫化鉬本體材料由于各自層間強相互作用力而易產生堆疊，難以分散。因此，在本發明中，利用溶劑熱方法，制備可以在水中均勻分散的二硫化鉬納米片，并將其作為填料加入到聚酰亞胺基氣凝膠中，制備熱穩定性高、阻燃性能好的二硫化鉬納米片/聚酰亞胺基復合氣凝膠。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備過程簡單、制備成本低廉的二硫化鉬納米片/聚酰亞胺基復合氣凝膠及其制備方法。

本發明提供的二硫化鉬納米片/聚酰亞胺基復合氣凝膠，其制備原料組成包括：鉬鹽、硫鹽及一種或多種水溶性聚酰亞胺前驅體-聚酰胺酸；其制備過程包括：通過一步溶劑熱法制備水分散性較好的二硫化鉬納米片；將二硫化鉬納米片與聚酰胺酸進行復合，通過溶膠-凝膠、冷凍干燥及亞酰胺化制備得二硫化鉬納米片/聚酰亞胺基復合氣凝膠。

本發明提供的二硫化鉬納米片/聚酰亞胺基復合氣凝膠的制備方法，具體步驟為：

（1）將鉬鹽、硫源溶于去離子水，得到鉬鹽溶液；

（2）將所得到的鉬鹽溶液通過溶劑熱反應，用去離子水、乙醇洗滌3-5次，干燥，得到二硫化鉬納米片；

（3）將所得到的二硫化鉬納米片分散于去離子水中，超聲處理得到穩定分散的二硫化鉬納米片水分散液；