【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及氣凝膠，尤其涉及一種納米鈣礬石顆粒增強(qiáng)芳綸納米纖維氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、本專利技術(shù)
技術(shù)介紹
中公開的信息僅僅旨在增加對(duì)本專利技術(shù)的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
2、氣凝膠由納米級(jí)顆粒構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成，具有超低密度、極高比表面積、優(yōu)異的隔熱性能和聲學(xué)特性，目前已經(jīng)在航空航天、建筑、能源、環(huán)境等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。近年來(lái)，隨著制備技術(shù)的進(jìn)步和新型氣凝膠材料的開發(fā)，其在柔性電子、生物醫(yī)學(xué)、吸附分離等新興領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展，成為材料科學(xué)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)之一。
3、對(duì)位芳綸納米纖維因其優(yōu)異的耐熱性，被廣泛應(yīng)用于制備高性能復(fù)合材料。然而，傳統(tǒng)的芳綸纖維氣凝膠存在機(jī)械強(qiáng)度低、干燥后收縮比較嚴(yán)重等問題，限制了其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，提供一種具有高機(jī)械強(qiáng)度、低收縮率的改性芳綸纖維氣凝膠是亟待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種納米鈣礬石顆粒增強(qiáng)芳綸納米纖維氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用，本專利技術(shù)將納米鈣礬石顆粒引入芳綸納米纖維氣凝膠中，以形成有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使芳綸納米纖維氣凝膠的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性得到明顯改善。
2、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種納米鈣礬石顆粒增強(qiáng)芳綸納米纖維氣凝膠的制備方法，包括如下步驟：
3、s1、將鈣源、鋁源和硫酸鹽溶解于水中，加入第一表面活性劑，調(diào)節(jié)ph至9～12，攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束
4、s2、將所述納米鈣礬石顆粒、對(duì)位芳綸納米纖維、第二表面活性劑和交聯(lián)劑在水中攪拌混勻，得到鈣礬石/芳綸納米纖維分散液；
5、s3、將所述鈣礬石/芳綸納米纖維分散液依次經(jīng)濃縮、定向冷凍和冷凍干燥，即得。
6、優(yōu)選的，所述鈣源選自氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣或硝酸鈣中的一種或多種；所述鋁源選自硫酸鋁、氧化鋁、氯化鋁或硝酸鋁中的一種或多種；所述硫酸鹽選自硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸鉀或硫酸鈉中的一種或多種。
7、優(yōu)選的，鈣源、鋁源和硫酸鹽中，ca2+、al3+與so42-的摩爾比為(5.8～6.2):(1.8～2.2):(2.8～3.2)。
8、優(yōu)選的，所述第一表面活性劑選自六偏磷酸鈉、聚丙烯酸鈉、焦磷酸鈉或硼酸中的一種或多種；所述第一表面活性劑的質(zhì)量為溶質(zhì)總質(zhì)量的1～5wt％。
9、優(yōu)選的，步驟s1中，攪拌反應(yīng)的時(shí)間為4～10h，攪拌反應(yīng)的溫度為10～35℃；步驟s2中，所述在水中攪拌混勻的時(shí)間為8～20h，溫度為10～35℃。
10、優(yōu)選的，步驟s2中，所述對(duì)位芳綸納米纖維和納米鈣礬石顆粒的質(zhì)量比為(5～9):(1～5)，第二表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1～1wt％，交聯(lián)劑與對(duì)位芳綸納米纖維的質(zhì)量比為(2.5～3.5):1；所述鈣礬石/芳綸納米纖維分散液中，納米鈣礬石顆粒和對(duì)位芳綸納米纖維的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1～0.7wt％。
11、優(yōu)選的，所述第二表面活性劑選自十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或十六烷基三甲基溴化銨中的一種或多種；所述交聯(lián)劑選自甲基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或甲苯二異氰酸酯中的一種或多種。
12、優(yōu)選的，步驟s3中，所述濃縮的步驟中，控制納米鈣礬石顆粒和對(duì)位芳綸納米纖維的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～5wt％。
13、第二方面，本專利技術(shù)提供了上述制備方法制備得到的納米鈣礬石顆粒增強(qiáng)芳綸納米纖維氣凝膠。
14、第三方面，本專利技術(shù)提供了上述納米鈣礬石顆粒增強(qiáng)芳綸納米纖維氣凝膠在隔熱保溫材料中的應(yīng)用。
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)取得了以下有益效果：
16、(1)本專利技術(shù)將納米鈣礬石顆粒引入芳綸納米纖維氣凝膠中，傳統(tǒng)的芳綸納米纖維氣凝膠的收縮量為40％以上，本專利技術(shù)的收縮量可控制在18％以內(nèi)，這一顯著的收縮量降低效果，使得該氣凝膠在諸如高溫隔熱、精密儀器防護(hù)等對(duì)尺寸穩(wěn)定性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出卓越的適用性。在高溫隔熱應(yīng)用中，其能夠長(zhǎng)時(shí)間保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有效避免因收縮而產(chǎn)生的隔熱縫隙，從而持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮隔熱性能，保障設(shè)備或空間內(nèi)的溫度環(huán)境不受外界熱流的干擾；在精密儀器防護(hù)方面，可防止因氣凝膠自身收縮而對(duì)儀器造成擠壓或位移等不良影響，確保儀器的精度和正常運(yùn)行。
17、(2)本專利技術(shù)在納米鈣礬石顆粒增強(qiáng)芳綸納米纖維氣凝膠的制備過程中引入了交聯(lián)劑，其促進(jìn)了芳綸納米纖維之間的物理纏繞，同時(shí)還在納米鈣礬石顆粒與芳綸納米纖維之間形成化學(xué)鍵合點(diǎn)，這種協(xié)同作用顯著提高了復(fù)合氣凝膠的力學(xué)強(qiáng)度，同時(shí)降低了收縮率。
18、(3)本專利技術(shù)的制備方法非常簡(jiǎn)單，且原料易得，適合規(guī)模化生產(chǎn)。
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1.一種納米鈣礬石顆粒增強(qiáng)芳綸納米纖維氣凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鈣源選自氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣或硝酸鈣中的一種或多種；所述鋁源選自硫酸鋁、氧化鋁、氯化鋁或硝酸鋁中的一種或多種；所述硫酸鹽選自硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸鉀或硫酸鈉中的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，鈣源、鋁源和硫酸鹽中，Ca2+、Al3+與SO42-的摩爾比為(5.8～6.2):(1.8～2.2):(2.8～3.2)。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一表面活性劑選自六偏磷酸鈉、聚丙烯酸鈉、焦磷酸鈉或硼酸中的一種或多種；所述第一表面活性劑的質(zhì)量為溶質(zhì)總質(zhì)量的1～5wt％。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，攪拌反應(yīng)的時(shí)間為4～10h，攪拌反應(yīng)的溫度為10～35℃；步驟S2中，所述在水中攪拌混勻的時(shí)間為8～20h，溫度為10～35℃。
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述對(duì)位芳綸納米纖維和納米鈣礬石顆粒的質(zhì)量
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第二表面活性劑選自十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或十六烷基三甲基溴化銨中的一種或多種；所述交聯(lián)劑選自甲基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或甲苯二異氰酸酯中的一種或多種。
8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述濃縮的步驟中，控制納米鈣礬石顆粒和對(duì)位芳綸納米纖維的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～5wt％。
9.如權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的納米鈣礬石顆粒增強(qiáng)芳綸納米纖維氣凝膠。
10.如權(quán)利要求9所述的納米鈣礬石顆粒增強(qiáng)芳綸納米纖維氣凝膠在隔熱保溫材料中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種納米鈣礬石顆粒增強(qiáng)芳綸納米纖維氣凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鈣源選自氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣或硝酸鈣中的一種或多種；所述鋁源選自硫酸鋁、氧化鋁、氯化鋁或硝酸鋁中的一種或多種；所述硫酸鹽選自硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸鉀或硫酸鈉中的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，鈣源、鋁源和硫酸鹽中，ca2+、al3+與so42-的摩爾比為(5.8～6.2):(1.8～2.2):(2.8～3.2)。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一表面活性劑選自六偏磷酸鈉、聚丙烯酸鈉、焦磷酸鈉或硼酸中的一種或多種；所述第一表面活性劑的質(zhì)量為溶質(zhì)總質(zhì)量的1～5wt％。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，攪拌反應(yīng)的時(shí)間為4～10h，攪拌反應(yīng)的溫度為10～35℃；步驟s2中，所述在水中攪拌混勻的時(shí)間為8～20h，溫度為10～35℃。
6.如權(quán)利要求1所述的制備方...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王鵬剛，高明月，史云強(qiáng)，杜振興，史云剛，田礫，江碩，王春偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：青島中邦新材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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