【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及復合氣凝膠及其制備領域，具體涉及一種多巴胺雜化配體zif-8/明膠復合氣凝膠及其制備方法與應用。
技術介紹
1、現代工業的快速發展導致了重大的能耗問題，有必要開發高性能的熱管理材料來滿足節能減排的需求。石棉、玻璃纖維和聚氨酯等傳統絕緣材料往往會造成一定的環境污染問題。具有輕質、多孔和高比表面積特性的氣凝膠在建筑保溫和工業管道保溫方面顯示出巨大的潛力。典型的二氧化硅氣凝膠由于其低導熱性而具有優異的隔熱性能，但其機械強度不足對加工要求構成了挑戰。此外，有機氣凝膠，如纖維素氣凝膠和聚酰亞胺氣凝膠，基于豐富的表面化學性質具有更高的柔韌性和可成型性，這拓寬了潛在的熱和機械應用。然而，固有的易燃物理特性使材料在實際環境中容易發生火災。因此，迫切需要開發具有隔熱和阻燃性能的高性能氣凝膠，具有巨大的潛力。這些輕便、可處理和高性能的功能有望滿足工業熱管理系統不斷變化的需求。
2、生物聚合物氣凝膠的綠色可持續性在眾多隔熱氣凝膠中顯示出巨大的優勢。由于來源豐富、成本低、無污染和多種化學官能團，所獲得的聚合物氣凝膠具有低堆積密度和低導熱性，除了高相容性和天然溶膠特性外，聚合物氣凝膠還具有很強的膨脹性，提高了綜合物理特性。特別是明膠，作為一種來源于皮毛和骨骼的生物質聚合物，不僅無毒、可生物降解，而且環保，因此是氣凝膠的理想基質材料。然而，固有的可燃性往往被忽視，限制了明膠氣凝膠在火災等極端條件下的應用潛力。為了克服其易燃性，無機納米增強策略具有改善聚合物氣凝膠物理性能的良好潛力。由于明膠具有豐富的官能團（如羧基、氨基、羥基）和低
3、金屬有機骨架（mofs）是一種由金屬離子和有機配體自組裝形成的多孔晶體材料。mofs的高度有序的孔結構、大的比表面積和可控的化學功能使其在熱絕緣性和有著巨大應用潛力。如專利技術專利cn?116446183?b報道的一種載mof的芳綸納米纖維氣凝膠及其制備方法和應用，通過對芳綸納米纖維(anf)進行預處理，使zr-mof通過原位生長負載到anf上，所制備的載mof的芳綸納米纖維氣凝膠具有mof負載量高、比表面積大的優點。得到的氣凝膠有著結構穩定性、阻燃、隔熱、壓縮性能好特點。中國專利公開號cn?117247682?a報道了一種生物質氣凝膠基隔熱阻燃材料及其制備方法。將木質纖維、羧甲基納米纖維素和al-mof納米顆粒混合并經過定向冷凍和冷凍干燥處理，制得具有低密度、高孔隙率和低熱導率的隔熱阻燃材料，該材料在節能建筑領域具有廣闊的應用前景。然而，傳統mof材料熱穩定性不強，且合成過程中容易發生顆粒聚集，以及其與有機基質之間的相互作用不足，限制了其在復合氣凝膠中的隔熱阻燃性能。因此，需要開發新型mof納米顆粒增強相，通過增強mof的熱穩定性和分散性、增強與有機基質的相互作用，形成了一個具有低密度、高孔隙率、低熱導率和良好阻燃性能的氣凝膠材料。這些特性共同作用，使得該復合氣凝膠在工業熱管理系統中具有廣泛的應用前景。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種多巴胺雜化配體zif-8/明膠復合氣凝膠及其制備方法與應用，以鋅離子配位多巴胺為模板，控制zif-8結晶速率，得到的zif-8-da內含有zn2+-多巴胺和zn2+-二甲基咪唑的雙重配位結構，雜化晶體通過共價鍵交聯，顯示出高分散性、穩定性和豐富的化學官能團活潑性，得到的納米增強相與明膠溶液均勻混合，通過多重化學交聯反應和凍融凝膠技術制備出復合氣凝膠。這種材料結合了多巴胺雜化配體zif-8的納米多孔、結構特性和明膠的生物相容性與可加工性，是一種新型的高性能隔熱阻燃材料。
2、為達到上述目的，本方案首先提供了一種多巴胺雜化配體zif-8/明膠復合氣凝膠的制備方法，包括以下步驟：
3、s1、制備多巴胺雜化配體zif-8：鋅鹽和鹽酸多巴胺溶解于去離子水中作為a溶液，2-甲基咪唑溶解于去離子水中作為b溶液，然后將a溶液倒入b溶液中快速攪拌發生配位交聯反應，得到的沉淀用乙醇溶液洗滌、離心去除雜質，經干燥研磨得到多巴胺雜化配體zif-8，標記為zif-8-da；
4、s2、制備多巴胺雜化配體zif-8/明膠復合氣凝膠：將步驟s1制得的多巴胺雜化配體zif-8高速均質在去離子水溶液中，加入明膠攪拌至完全溶解，得到的漿料滴入交聯劑持續攪拌進行化學交聯反應，加入戊二醛溶液攪拌，得到的混合水凝膠置于pe模具中進行凍融處理，再解凍，然后將樣品放置在底部有液氮的銅板上并進行定向預冷凍，最后，經真空冷凍干燥制備得多巴胺雜化配體zif-8/明膠復合氣凝膠zif-8-da/ga。
5、作為優選，所述步驟s1中鋅鹽為zn(no3)2·6h2o，所述鋅鹽與2-甲基咪唑和去離子水的摩爾比為1:30-70：2000-3000，所述鹽酸多巴胺的濃度為1-4?mg/ml。
6、作為優選，所述步驟s1中快速攪拌的時間為5-60?min，所述配位交聯反應的溫度為30-60℃，時間為1-20?h。
7、作為優選，所述步驟s1制得的多巴胺雜化配體zif-8為平均直徑為500?nm的菱形十二面體結構。
8、作為優選，所述步驟s2中多巴胺雜化配體zif-8的添加量為1-4?wt%，所述均質的速度為4000-10000?rpm，所述明膠的濃度為2wt%，所述溶解的溫度為40℃，所述攪拌的轉速為300-600?rpm。
9、作為優選，所述步驟s2中交聯劑為3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，添加量為0.1-1wt%，所述化學交聯反應的溫度為40-60℃，所述持續攪拌的時間為3-6?h，所述戊二醛溶液的濃度為0.1-0.5?wt%?，加入戊二醛溶液攪拌的時間5?min。
10、作為優選，所述步驟s2中凍融處理的溫度為-40℃~-20℃，時間為2-6?h，所述解凍的溫度為4℃，時間為12-24?h；所述真空冷凍干燥的冷阱溫度為-56℃，真空度為10?pa及以下，時間為72?h。
11、基于一個總的專利技術構思，本方案還提供了一種多巴胺雜化配體zif-8/明膠復合氣凝膠。
12、基于一個總的專利技術構思，本方案還提供了一種多巴胺雜化配體zif-8/明膠復合氣凝膠在制備隔熱阻燃材料中的應用。
13、本方案復合氣凝膠具有優異隔熱阻燃性能的原理如下：
14、通過多巴胺雜化配體mof（即zif-8-da）的設計引入豐富的官能團，在交聯劑3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛溶液的作用下，與明膠發生多重化學交聯反應。不僅強化了zif-8-da與明膠之間的相互作用，還形成了更為緊密和復雜的三維多孔孔隙特征，有效降低了氣相熱導率，從而提升了材料的隔熱性能。
15、此外，采用凍融處理技術強化凝膠網絡，在冷凍過程中，水分結晶形成的冰晶對凝膠網絡施加壓力，促使網絡結構更加緊密地排列；解凍后，這種緊密的網絡結構得以保持，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種多巴胺雜化配體ZIF-8/明膠復合氣凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中鋅鹽為Zn(NO3)2·6H2O，所述鋅鹽與2-甲基咪唑和去離子水的摩爾比為1:30-70：2000-3000，所述鹽酸多巴胺的濃度為1-4?mg/mL。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中快速攪拌的時間為5-60min，所述配位交聯反應的溫度為30-60℃，時間為1-20?h。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S1制得的多巴胺雜化配體ZIF-8為平均直徑為500?nm的菱形十二面體結構。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中多巴胺雜化配體ZIF-8的添加量為1-4?wt%，所述均質的速度為4000-10000?rpm，所述明膠的濃度為2wt%，所述溶解的溫度為40℃，所述攪拌的轉速為300-600?rpm。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中交聯劑為3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中凍融處理的溫度為-40℃~-20℃，時間為2-6?h，所述解凍的溫度為4℃，時間為12-24?h；所述真空冷凍干燥的冷阱溫度為-56℃，真空度為10?Pa及以下，時間為72?h。
8.一種如權利要求1-7任一項所述制備方法制得的多巴胺雜化配體ZIF-8/明膠復合氣凝膠。
9.一種如權利要求1-7任一項所述制備方法制得的多巴胺雜化配體ZIF-8/明膠復合氣凝膠在制備隔熱阻燃材料中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種多巴胺雜化配體zif-8/明膠復合氣凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中鋅鹽為zn(no3)2·6h2o，所述鋅鹽與2-甲基咪唑和去離子水的摩爾比為1:30-70：2000-3000，所述鹽酸多巴胺的濃度為1-4?mg/ml。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中快速攪拌的時間為5-60min，所述配位交聯反應的溫度為30-60℃，時間為1-20?h。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s1制得的多巴胺雜化配體zif-8為平均直徑為500?nm的菱形十二面體結構。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中多巴胺雜化配體zif-8的添加量為1-4?wt%，所述均質的速度為4000-10000?rpm，所述明膠的濃度為2wt%，所述溶解的溫度...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱俊東，蘇長青，張夢宇，唐滿，李中華，楊帆，
申請(專利權)人：湖南工商大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。