[發明專利]一種耐高溫氣凝膠填充織物的制備和應用

在審

• 申請號: 201810033459.X
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108221366A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 許福軍;周夢婕;邵怡沁;劉曉華;應芷欣;宮浩
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D06M11/79
• 分類號: D06M11/79;D06M13/517;D06M13/02;D03D13/00;D03D15/12;D03D25/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王婧

本發明提供了一種氣凝膠填充織物的制備方法，其特征在于，包括：步驟一、以耐高溫纖維為經緯紗，采用三維織造技術織造三維織物作為骨架材料；步驟二、制備醇溶膠；步驟三、將步驟一中的三維織物放入步驟二中得到的醇溶膠中，滴加氨水溶液以形成醇凝膠后，在水浴中靜置6?8小時；常壓干燥得到氣凝膠填充織物。該織物兼具氣凝膠的耐高溫和隔熱特性和三維織物強度高、整體性好的優點，在工業和軍工等領域具有廣泛應用。

技術領域

本發明屬于新材料制備技術領域，特別是涉及高強隔熱耐高溫氣凝膠填充織物的制備方法。

背景技術

隨著社會的發展，人們對熱防護領域中耐高溫材料和隔熱材料的要求越來越高。目前，各種耐高溫的填充材料被廣泛使用，如氧化鋁、氧化鋯和二氧化硅等納米粉體和氣凝膠材料。

氣凝膠是一種分散介質為氣體的凝膠材料，固體相和孔隙結構均為納米量級。由于其結構上的獨特性，氣凝膠表現出很多獨特的性質。比如，氣凝膠是世界上熱導率最小的固體材料，具有超強的隔熱性能；同時氣凝膠具有極低的密度，能夠站立在羽毛的頂端；也具有超強的能量吸收能力等多種用途。

二氧化硅氣凝膠是典型的納米多孔輕質材料，不僅具有很多氣凝膠材料的多種特性能，其折射率在一定范圍內連續可調，在很多領域都受到廣泛的關注。但由于氣凝膠材料結構松散，孔隙率高，纖維之間的作用較弱，網絡骨架非常脆弱，機械強度低，韌性差，在力學作用或者震動作用下容易發生破壞，嚴重限制了其應用領域。

目前，人們嘗試采用二氧化硅氣凝膠與各種耐熱纖維復合，制備氣凝膠復合材料。但是散纖維的力學性能較差，氣凝膠與纖維之間的界面結合作用較弱，所以獲得的氣凝膠復合材料的力學性能提高有限。迄今為止，將氣凝膠填充于三維間隔織物的研究，鮮有報道。

發明內容

本發明所要解決氣凝膠隔熱材料強度低、韌性差的缺陷，提供一種高強隔熱耐高溫氣凝膠填充織物的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種耐高溫氣凝膠填充織物的制備方法，其特征在于，包括：

步驟一、以耐高溫纖維為經緯紗，采用三維織造技術織造三維織物作為骨架材料；

步驟二、制備醇溶膠；

步驟三、將步驟一中的三維織物放入步驟二中得到的醇溶膠中，滴加氨水溶液以形成醇凝膠后，在40-50℃水浴中靜置6-8小時；常壓干燥得到氣凝膠填充織物。

優選地，所述的氣凝膠填充織物的拉伸強度為1GPa-4GPa，在200℃-1000℃對織物加熱5小時，拉伸強度下降在10％以內。

優選地，所述的耐高溫纖維能夠在200℃-1000℃下連續使用5h以上。

所述的步驟一中的三維織物可以采用三維間隔織物，也可以采用三維針織、三維編織等含較大孔隙的三維一體織物。

優選地，所述的三維織物的經密為4根/厘米-20根/厘米，緯密為4根/厘米-20根/厘米。

優選地，所述的步驟一中的三維織造技術包括將經緯紗相互交織形成面紗層，再通過間隔紗相互交織，將兩層面紗層捆綁成為一個整體，得到三維機織間隔織物。

更優選地，所述的經緯紗和間隔紗為高強耐高溫纖維。

更優選地，所述的經緯紗為玄武巖纖維，石英纖維，玻璃纖維，碳纖維和芳綸纖維中的一種或者多種混雜。

更優選地，所述的間隔紗為玄武巖纖維，石英纖維，玻璃纖維，碳纖維和芳綸纖維中的一種或者多種混雜。

更優選地，所述的氣凝膠填充織物中氣凝膠的體積含量由三維間隔織物的高度和間隔紗的間距決定。進一步地，在將經緯紗相互交織形成面紗層時，在梭口打開狀態下在緯向嵌入間隔片，所述的三維間隔織物的高度由緯向嵌入的間隔片的高度決定。