[發(fā)明專利]一種各向異性層狀碳纖維基氣凝膠材料及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910375720.9 | 申請日： | 2019-05-07 |
| 公開（公告）號： | CN110184683B | 公開（公告）日： | 2020-06-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 伍暉;賈超 | 申請（專利權(quán)）人： | 清華大學(xué) |
| 主分類號： | D01F9/21 | 分類號： | D01F9/21;D01F9/24 |
| 代理公司： | 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201 | 代理人： | 趙天月 |
| 地址： | 10008*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 各向異性 層狀 碳纖維 凝膠 材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供了一種各向異性層狀碳纖維基氣凝膠材料及其制備方法。各向異性層狀碳纖維基氣凝膠材料的制備方法包括：將高分子溶液、無機前驅(qū)體和氯化物混合，得到紡絲前驅(qū)體混合液；對紡絲前驅(qū)體混合液進(jìn)行噴射紡絲，得到復(fù)合纖維氣凝膠；對復(fù)合纖維氣凝膠依次進(jìn)行預(yù)氧化和碳化處理，得到各向異性層狀碳纖維基氣凝膠材料。由此，上述制備方法簡單，易操作，制備成本低、效率高，易于工業(yè)化生產(chǎn)；上述方法制備的碳纖維基氣凝膠材料是由多層堆疊的微纖維構(gòu)成，具有各向異性的層狀結(jié)構(gòu)，可以裁切成所需的任意形狀，以及堆疊成所需的厚度；而且具有良好的柔韌性、可壓縮性和導(dǎo)電性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的，涉及一種各向異性層狀碳纖維基氣凝膠材料及其制備方法。
背景技術(shù)
氣凝膠材料是一種具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的超輕材料，由于其具有超低的密度、高的比表面積和孔隙率、較低的熱導(dǎo)率等優(yōu)點，因而在隔熱保溫、吸音降噪、催化劑載體、空氣過濾等領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。其中，碳?xì)饽z材料除了具有一般氣凝膠材料的優(yōu)點外，還具有原料來源廣泛、電導(dǎo)率高等優(yōu)點，因而在能源存儲、傳感器、電磁屏蔽等領(lǐng)域具有廣闊的市場前景。當(dāng)前，制備纖維材料主要采用靜電紡絲法。由于直接紡絲沉積的原因，靜電紡絲得到的纖維材料通常隨機堆積成無紡布形式，盡管通過合理設(shè)計接收裝置可以制備得到纖維基氣凝膠材料，但獲得具有規(guī)則形狀的真正的三維氣凝膠仍然很困難。此外，直接靜電紡絲得到的氣凝膠具有無序的結(jié)構(gòu)，因而抗壓縮性能很差。
因此，關(guān)于碳纖維基氣凝膠材料的制備方法有待深入研究。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種各向異性層狀碳纖維基氣凝膠材料的制備方法，該方法簡單、易操作，制備成本低，效率高，制備的碳纖維基氣凝膠材料的柔韌性好、可壓縮性高或?qū)щ娦约选?/p>
在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種各向異性層狀碳纖維基氣凝膠材料的制備方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述方法包括：將高分子溶液、無機前驅(qū)體和氯化物混合，得到紡絲前驅(qū)體混合液；對所述紡絲前驅(qū)體混合液進(jìn)行噴射紡絲，得到復(fù)合纖維氣凝膠；對所述復(fù)合纖維氣凝膠依次進(jìn)行預(yù)氧化處理和碳化處理，得到各向異性層狀碳纖維基氣凝膠材料。由此，上述制備方法簡單，易操作，制備成本低、效率高，易于工業(yè)化生產(chǎn)；由上述方法制備的碳纖維基氣凝膠材料是由多層堆疊的微纖維構(gòu)成，具有各向異性的層狀結(jié)構(gòu)，可以裁切成所需的任意形狀，以及堆疊成所需的厚度；而且制備的碳纖維基氣凝膠材料具有良好的柔韌性和可壓縮性；碳纖維基氣凝膠材料的層狀結(jié)構(gòu)和碳組分使得氣凝膠材料具有良好的導(dǎo)電性，并且電導(dǎo)率隨壓縮應(yīng)變的增加而增大，進(jìn)而使其在應(yīng)力傳感、電磁屏蔽、空氣過濾、能源存儲等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述高分子溶液包括高分子材料和溶劑，其中，所述高分子材料與所述溶劑的質(zhì)量比為(2～30)：100。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述紡絲前驅(qū)體混合液中進(jìn)一步包括催化劑。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述紡絲前驅(qū)體混合液包括：2～30重量份的所述高分子材料；100重量份的所述溶劑；0.5～100重量份的所述無機前驅(qū)體；0.001～1重量份的所述催化劑；及1～100重量份的所述氯化物。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述高分子材料選自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氨酯、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乳酸、聚酰胺、聚己內(nèi)酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚苯胺、聚酰亞胺和聚碳酸酯中的至少一種；
任選地，所述溶劑選自水、甲酸、四氫呋喃、丙酮、丁酮、正己烷、環(huán)己烷、正庚烷、乙腈、N-甲基吡咯烷酮、1,2-丙二醇、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲醇、乙醇、異丙醇、叔丁醇、正丁醇、甲苯、二甲苯、乙二胺、二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和四氯化碳中的至少一種；
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于清華大學(xué)，未經(jīng)清華大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201910375720.9/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
