[发明专利]一种有机气凝胶‑纤维复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机气凝胶-纤维复合材料及其制备方法，属于有机气凝胶技术领域。

背景技术

气凝胶是目前已知的最轻的固体材料，具有连续的三维网络结构，根据其成分可以分为：无机气凝胶、有机气凝胶和碳气凝胶。同时气凝胶是公认的一种新型的轻质纳米多孔非晶固态材料。气凝胶独特的纳米结构使其在力学、光学、声学、热学等方面的应用有明显的优势，例如其具有高孔隙率、高比表面积、低密度、低折射率、低热导率、低声阻抗、低弹性模量、强吸附性能等特性。目前对气凝胶的研究主要集中在热学、电子、吸附等领域，研究最多的是无机气凝胶中的二氧化硅气凝胶，研究最多的有机气凝胶是间苯二酚-甲醛气凝胶。就目前对气凝胶的研究方向主要集中在气凝胶的制备工艺上，而对气凝胶复合材料的研究较少，且制备工艺复杂，成本较高。

申请号96196880.X提供了一种含有纤维的气凝胶复合材料的制备方法，制备工艺中需要用到一种粘结剂（聚乙烯醇缩丁醛或聚乙烯醇），粘合时需加压加热，且工艺中原料的混合需在高温高压下压制混合，制备工艺复杂，条件要求苛刻，成本较高；申请号201510330499.7采用离子液体加热搅拌后，冷冻干燥的方法成功制备出可应用于隔音隔热领域的再生纤维素-气凝胶复合材料，得到的气凝胶复合材料的孔隙率为12~23%，但是其制备工艺中的加热搅拌阶段搅拌时间过长（2-4h），冷冻干燥需反复进行，制备工艺复杂，成本高；申请号201510458672.1用聚脲气凝胶成功制成了不同形状的隔音耳塞，取得了较好的隔音效果，但是只是采用单纯的聚脲气凝胶制成；申请号201510710928.3将聚脲气凝胶与其他建筑材料复合制成了一种隔音保温建筑材料，但是只是将聚脲气凝胶的隔音保温特性应用到了建筑材料上。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种有机气凝胶-纤维复合材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种有机气凝胶-纤维复合材料的制备方法，将有机固化剂、有机溶剂、催化剂和水混合，充分搅拌均匀得混合溶液；将混合溶液喷涂到纤维基材上，得到有机气凝胶-纤维复合材料。

所述的一种有机气凝胶-纤维复合材料的制备方法，所述有机固化剂（g）、有机溶剂（mL）、催化剂（μL)和水（μL)的单位份量比为1:2:40:20~1:10:15:60。

所述的一种有机气凝胶-纤维复合材料的制备方法，所述有机固化剂为六亚甲基二异氰酸酯三聚体、环氧树脂、乙烯基酰胺、 氰酸酯、叔胺或丙烯酸酯中的一种或几种。

所述的一种有机气凝胶-纤维复合材料的制备方法所述有机溶剂为乙醇、丙酮、乙腈、异丙醇或DMF中的一种或几种。

所述的一种有机气凝胶-纤维复合材料的制备方法，所述催化剂为聚氨酯、三乙胺或DMSO中的一种或几种。

所述的一种有机气凝胶-纤维复合材料的制备方法，所述纤维基材为玻璃纤维、木质纤维、尼龙或PP纤维。

所述的一种有机气凝胶-纤维复合材料的制备方法，喷涂采用毛刷或塑料喷壶，或采用直接浸泡的方法。

所述的制备方法制备得到的一种有机气凝胶-纤维复合材料。

本发明的有益效果：

本发明的制备方法简单、成本较低，采用纤维材料作为基材，采用喷涂、浸泡、刷涂等方式是有机气凝胶与纤维基材稳定的结合在一起，且有机气凝胶在纤维基材上有一定的厚度；制备得到的有机气凝胶-纤维复合材料具有很好的隔音保温功能。

制备得到的有机气凝胶-纤维复合材料相关参数如下：

纳米纤维平均直径：20nm 至200 nm；

比表面积大，1m²/g-200 m²/g；

密度低，质量轻，5 kg/m³- 400 kg/m³；

孔隙率：60-99.9%。

附图说明

图1是有机气凝胶-纤维复合材料的电子显微镜SEM图。

图2是有机气凝胶-纤维复合材料的光学显微镜图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1