[发明专利]静电纺微纳纤维增强的气凝胶柔性绝热材料及其制备方法

权利要求书

1.一种静电纺微纳纤维增强的气凝胶柔性隔热材料，其特征在于：它由静电纺微纳米纤维毡与SiO₂气凝胶复合而成。

2.如权利要求1所述的静电纺微纳纤维增强的气凝胶柔性隔热材料，其特征在于：所述静电纺微纳米纤维毡的纤维直径为20~500nm。

3.如权利要求2所述的静电纺微纳纤维增强的气凝胶柔性隔热材料，其特征在于：所述静电纺微纳米纤维毡的材料为聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚醚、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚氯乙烯，聚丙烯酸、尼龙棉、丝或麻中的一种高分子材料。

4.如权利要求3所述的静电纺微纳纤维增强的气凝胶柔性隔热材料，其特征在于：所述静电纺微纳米纤维毡的制备步骤如下：

（1）将高分子材料添加到溶剂中，在常温或加热条件下搅拌至高分子材料完全溶解，制得高分子材料溶液；

（2）使用静电纺丝装置，纺丝工艺参数为：注射速度0.01~0.5mm·min^-1、电压8~30kV、滚筒接收器距离5~25cm、滚筒运转线速度1~10m·min^-1，注射器横向移动速度为5~15cm·min^-1；

（3）将高分子材料溶液注入到注射器内，固定在计量泵上进行纺丝，纺丝堆积制得静电纺微纳米纤维毡，然后从滚筒上取下静电纺微纳米纤维毡放入60~90℃干燥箱中干燥，然后置于30~50℃干燥箱中保存。

5.如权利要求4所述的静电纺微纳纤维增强的气凝胶柔性隔热材料，其特征在于：所述步骤（1）中的溶剂为二甲基甲酰胺、丙酮、乙醇、异丙醇、水中的至少一种。

6.如权利要求1~5任一项所述的静电纺微纳纤维增强的气凝胶柔性隔热材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）SiO₂溶胶制备：将有机硅源、无水乙醇、水按照摩尔比为1：4~12：0.25~6配成溶液，并通过酸碱催化的两步法制得SiO₂溶胶；

2）静电纺微纳米纤维毡与SiO₂凝胶复合：将静电纺微纳米纤维毡裁剪后放在容器中，再将步骤1）所得到的SiO₂溶胶加入静电纺微纳米纤维毡内，并排出纤维毡内空气，在温度为10~35℃的条件下静置成凝胶，制得静电纺微纳米纤维与SiO₂凝胶复合材料；

3）陈化与老化：把步骤2）得到的静电纺微纳米纤维毡与SiO₂凝胶复合材料在温度为10~35℃的条件下陈化1~2天，用去离子水与乙醇的体积比为1:3~1:10的混合液对凝胶复合材料进行初级老化，初级老化时间为1~72小时，然后再用正硅酸乙酯与乙醇的体积比为1:3~1:10的混合液对凝胶复合材料进行二级老化，二级老化时间为1~72小时；

4）溶剂置换：用置换剂对老化完毕的凝胶复合材料进行溶剂置换，置换时间为5~48小时；

5）表面修饰：用疏水试剂与上述置换剂按体积比为1:10~3:10混合，将凝胶复合材料浸泡其中1~72小时；

6）表面清洗：用上述置换剂对表面修饰完毕的凝胶复合材料进行表面清洗，清除凝胶复合材料表面残留的修饰产物，表面清洗次数为2~4次；

7）干燥处理：将经过清洗的凝胶复合材料置于干燥箱常压干燥，干燥温度为50~70℃，时间为12~24小时，得到静电纺微纳纤维增强气凝胶复合材料。

7.如权利要求6所述的静电纺微纳纤维增强的气凝胶柔性隔热材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中的有机硅源为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、聚多硅氧烷中的一种或多种。

8.如权利要求6所述的静电纺微纳纤维增强的气凝胶柔性隔热材料的制备方法，其特征在于：所述置换剂为正己烷、正庚烷、丙酮中的至少一种。

9.如权利要求6所述的静电纺微纳纤维增强的气凝胶柔性隔热材料的制备方法，其特征在于：所述疏水试剂为三甲基氯硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、乙基二丁基硅烷、三甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。