[發(fā)明專利]一種3D纖維支撐高分子氣凝膠復(fù)合材料的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810824005.4
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108976673A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔勇;張嘉月;沈曉冬;蔡高;唐宇軒;錢輝
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08L67/00;C08L33/20;C08L77/00;C08L67/02;C08L27/06;C08L75/04;C08K7/06;C08K7/14;C08K3/04;C08J9/28
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

本發(fā)明屬于新材料的制備領(lǐng)域，具體涉及一種3D纖維支撐有機(jī)氣凝膠復(fù)合材料的制備方法。將高分子粉末溶解在有機(jī)溶劑中并加入增強(qiáng)材料得到高分子溶液，將高分子溶液浸入3D纖維后在水蒸氣中養(yǎng)護(hù)得到凝膠，凝膠干燥得到3D纖維支撐高分子氣凝膠復(fù)合材料。該材料不掉粉掉渣、柔軟度高、遇水不粉化，可用于低溫環(huán)境中的隔熱保溫。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新材料的制備領(lǐng)域，具體涉及一種3D纖維支撐高分子氣凝膠復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

作為一種新型納米多孔材料，氣凝膠具有低密度、高比表面積、大納米孔體積等特性，可以有效限制熱量傳輸，是一種理想的高性能絕熱材料，其常溫常壓下的熱導(dǎo)率一般不超過0.02W/(m·K)，大大優(yōu)于傳統(tǒng)隔熱材料。目前SiO₂氣凝膠絕熱材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化，但其強(qiáng)度低、脆性大，普遍存在“掉粉掉渣”的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種3D纖維支撐高分子氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，該氣凝膠復(fù)合材料具有良好的柔性，不掉粉掉渣，且遇水不粉化，可用于低溫環(huán)境下的隔熱保溫。

本發(fā)明目的技術(shù)方案為：一種3D纖維支撐高分子氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其具體步驟如下：

(1)0～40℃下在有機(jī)溶劑中加入占有機(jī)溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～1％的增強(qiáng)材料，攪拌0～50分鐘后加入占有機(jī)溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～20％的高分子粉末，然后在50～150℃下攪拌2～24小時得到高分子溶液；

(2)將步驟(1)得到的高分子溶液浸入3D纖維材料中，然后置于水蒸氣中養(yǎng)護(hù)得到3D纖維支撐高分子凝膠復(fù)合材料，凝膠復(fù)合材料干燥得到3D纖維支撐高分子氣凝膠復(fù)合材料。

優(yōu)選步驟(1)中所述的有機(jī)溶劑為N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亞砜中的一種。

優(yōu)選步驟(1)中所述的增強(qiáng)材料為石墨烯、碳納米管或短切纖維中的一種。

優(yōu)選步驟(1)中所述的高分子粉末為聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚氨酯或聚偏氟乙烯中的一種。

優(yōu)選步驟(2)中所述的3D纖維材料為3D碳纖維、3D尼龍纖維、3D滌綸纖維、3D聚酯纖維或3D玻璃纖維中的一種。

優(yōu)選步驟(2)中所述的的水蒸氣中養(yǎng)護(hù)溫度為20～60℃，養(yǎng)護(hù)時間為2～24小時。

優(yōu)選步驟(2)中所述的干燥為二氧化碳超臨界干燥、冷凍干燥或真空干燥中的一種。

有益效果：

本發(fā)明所提供的3D纖維支撐高分子氣凝膠復(fù)合材料制備工藝簡單，與傳統(tǒng)氣凝膠制備工藝不同，不需要加入任何酸或堿催化劑。所制備的氣凝膠復(fù)合材料不掉粉掉渣、柔軟度高、遇水不粉化，可用于低溫環(huán)境中的隔熱保溫，如用作防寒服保溫材料和LNG設(shè)備保溫。

附圖說明

圖1為實(shí)例1制得的3D纖維支撐高分子氣凝膠復(fù)合材料的實(shí)物照片。

圖2為實(shí)例1制得的3D纖維支撐高分子氣凝膠復(fù)合材料疏水效果示意圖。

具體實(shí)施實(shí)例

實(shí)例1

25℃下在N-N二甲基乙酰胺中加入占N-N二甲基乙酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的聚偏氟乙烯粉末，在50℃下攪拌24小時得到聚偏氟乙烯溶液，將聚偏氟乙烯溶液浸入3D聚酯纖維中，然后置于20℃的水蒸氣中養(yǎng)護(hù)2小時得到3D纖維支撐高分子凝膠復(fù)合材料，凝膠復(fù)合材料冷凍干燥得到3D纖維支撐高分子氣凝膠復(fù)合材料。樣品密度0.09g/cm³，熱導(dǎo)率0.034W/(m·K)。

參見附圖，圖1為實(shí)例1制得的3D纖維支撐高分子氣凝膠復(fù)合材料實(shí)物照片，所制備的樣品為白色不透明材料，外觀平整。