[發明專利]一種氣凝膠復合纖維材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110166462.0
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112981575A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 彭笑雪
• 申請（專利權）人: 納誠（邢臺）新材料科技有限公司
• 主分類號: D01F1/07
• 分類號: D01F1/07;D01F6/14;D01F6/22;D01F8/06;D01F8/10;D01F8/12;D01F8/14;D01F8/16;D01D5/06;D01D5/08
• 代理公司: 北京專贏專利代理有限公司 11797
• 代理人: 于剛

本發明適用于復合纖維材料技術領域，提供了一種氣凝膠復合纖維材料及其制備方法和應用，該氣凝膠復合纖維材料的制備方法包括以下步驟：將氣凝膠顆粒分散在聚合物良溶劑中后，得到氣凝膠分散液；將聚合物原料溶解于聚合物良溶劑中，得到聚合物溶液；將聚合物溶液與氣凝膠分散液進行混合，得到復合分散液；將復合分散液進行紡絲處理，得到所述氣凝膠復合纖維材料。本發明實施例制備的具有完整保持氣凝膠微觀骨架的氣凝膠復合纖維材料完整保持了氣凝膠的保溫隔熱性能，并具有一定的阻燃特性和二氧化碳吸附作用，可應用于高性能織物，阻燃制品等軍用、工業及民用等領域。

技術領域

本發明屬于復合纖維材料技術領域，尤其涉及一種氣凝膠復合纖維材料及其制備方法和應用。

背景技術

氣凝膠材料是一種具有典型的雙連續納米結構的多孔材料，具有低密度，高孔隙率，高比表面積，低導熱系數，低折射率，高聲阻抗等優點，在諸多許多具有極大的應用前景。氣凝膠通常是通過納米粒子構成剛性的三維結構，質脆，難以形成大尺寸的柔性結構或可穿戴制品，這是目前氣凝膠研究中存在的普遍問題。如何確保氣凝膠形成柔性結構或者復合的柔性的結構，對于拓展氣凝膠的用途和規模化應用具有十分重要的意義。

實際上，氣凝膠由于其較低的機械性能和撓曲性能，其通常應用于具有固定形狀，無較大形變或位移的特定場所。氣凝膠的這種特性限制了其在高性能纖維、織物、特種功能纖維制品等領域的應用。賦予氣凝膠獨特性能的雙納米結構也是造成氣凝膠應用限制的主要原因，因此如何在保留氣凝膠雙納米結構的前提之下增強其機械性能和撓曲性能是值得關注的研究方向。目前，為了提高氣凝膠的機械性能，通常會使用長纖維氈作為增強體，該方法可有效地提高氣凝膠制品的機械特性和撓曲性能，并能應用在管道保溫領域。但該增強方法主要是利用纖維氈的機械性能，氣凝膠顆粒位于纖維之間，并包裹在纖維外表面，在彎折過程之中，氣凝膠顆粒會因為擠壓而破碎，但由于纖維氈致密的網絡結構，使得破碎的氣凝膠顆粒不易掉出形成空腔，但在經歷多次彎折后，氣凝膠顆粒會逐漸細化而脫落，形成較大的空腔，降低復合材料的保溫隔熱性能。這也是目前傳統的氣凝膠/纖維復合材料所面臨的最大的問題。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種氣凝膠復合纖維材料的制備方法，旨在解決背景技術中提出的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種氣凝膠復合纖維材料的制備方法，其包括以下步驟：

將氣凝膠顆粒分散在聚合物良溶劑中后，得到氣凝膠分散液；

將聚合物原料溶解于聚合物良溶劑中，得到聚合物溶液；

將聚合物溶液與氣凝膠分散液進行混合，得到復合分散液；

將復合分散液進行紡絲處理，得到所述氣凝膠復合纖維材料。

作為本發明實施例的一個優選方案，所述氣凝膠顆粒為二氧化硅氣凝膠顆粒，在實際應用中也可根據實際需要選擇如TiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、SnO₂、ITO、WO₃、Fe₂O₃、CuO、ZnO、PbO_x、NdO₂、Y₂O₃等氧化物氣凝膠或碳氣凝膠等其它非氧化物氣凝膠。

作為本發明實施例的另一個優選方案，所述氣凝膠顆粒的平均粒徑為0.8～30μm。

作為本發明實施例的另一個優選方案，所述聚合物原料為聚乙烯醇(PVA)、聚烯烴、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇縮甲醛、聚酰亞胺、芳綸纖維、尼龍和聚酯中的至少一種。

作為本發明實施例的另一個優選方案，所述聚合物良溶劑為水或四氫呋喃或其它聚合物良溶劑。