[发明专利]一种耐高温吸声纤维膜及制备方法

说明书

本发明提供了一种耐高温吸声纤维膜及制备方法，所述纤维膜为具有中空结构的聚酰亚胺基压电复合纳米纤维膜，所述制备方法具体包括以下步骤：(1)制备复合压电陶瓷粉体的聚酰胺酸(PAA)溶液；(2)以PAA复合溶液为壳层纺丝液，聚苯乙烯(PS)溶液为核层纺丝液，采用同轴静电纺丝技术，制备得到具有核壳结构的PAA/PS纳米复合纤维；(3)经高温亚胺化处理，内部的PS热分解除掉，得到具有中空结构的压电纤维膜；(4)极化处理,通过本发明方法制备的聚酰亚胺纳米纤维尺寸均一，中空结构完整，纤维膜具有较大的孔隙率，本发明提供的材料具有利于声波耗散的轻质多孔中空结构和压电粒子产生的压电效应，表现出优异的吸声性能，并兼具良好的耐高温性能和力学性能，可满足在高温环境中对吸声降噪的需求，适用于航空、航天及军事装备等领域。

技术领域

本发明涉及一种耐高温吸声纤维膜及制备方法，属于吸声降噪材料领域。

背景技术

随着现代科技的迅速发展，吸声降噪已逐渐成为一个有关高科技与环境以及人类协调发展的重要课题。在建筑、交通运输、航空航天和军事等诸多领域，吸声降噪材料都受到人们的极大关注。纤维类吸声材料因其轻质、低成本和吸声性能优异成为应用最广的材料，通常包括天然纤维、无机纤维、金属纤维、合成高分子纤维等。针对无机纤维的性脆、易受潮、微尘污染环境和金属纤维的笨重、昂贵等缺点，合成高分子纤维由于高分子材料特有的粘弹内耗阻尼特性，吸声性能优异，且具有优异的力学性能、成型方便可控等优点，逐渐成为研究的重点，代表性的有聚丙烯纤维和聚酯纤维等。然而传统高分子材料往往耐热性能较差，随着在航空、航天和军事装备等领域对高性能吸声降噪材料耐高温性能的需求，这类材料的短板日益凸显。

聚酰亚胺是一种主链上含有酰亚胺环基团的高分子聚合物，由于含有十分稳定的芳杂环结构基团，其耐热性能十分优异，耐高温可达400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃。作为一种特种工程材料，聚酰亚胺由于其优异的耐高温性能和力学性能，在需要承受高温环境的减振降噪领域方面应用受到人们的关注。目前研究较多的有聚酰亚胺泡沫，但是其占用体积大，且在低频的吸声性能较差，此外，聚酰亚胺纤维主要是通过对聚酰胺酸或聚酰亚胺溶液纺丝制备而成，其纺丝工艺有湿纺、干湿纺、熔融纺丝和静电纺丝等，现有的聚酰亚胺纤维维尺寸多在微米到毫米级，其吸声效果差，尤其在低频吸声方面表现更加明显。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供一种耐高温吸声纤维膜，所述的纤维膜具有优异的耐高温性能和吸声降噪性能。

本发明的技术解决方案：

一种耐高温吸声纤维膜，所述纤维膜为中空结构，以改性的PAA溶液为壳层纺丝液并采用高压静电纺丝技术得到，所述改性的PAA溶液由聚酰胺酸(PAA)溶液和改性压电陶瓷粉体和导电材料制备而成。

所述采用聚酰胺酸(PAA)溶液采用二元胺和二元有机酸酐单体在溶剂中合成。

所述改性压电陶瓷粉体的含量为PAA基体质量的20％～40％，优选30％～32％，所述导电填料的含量为PAA基体质量的1％～4％，优选2％～3％。

所述二元胺和二元有机酸酐单体的摩尔比为1:1。

一种耐高温吸声纤维膜的制备方法，通过以下步骤实现：

(1)在冰水浴条件下，采用二元胺和二元有机酸酐单体在溶剂中合成聚酰胺酸(PAA)溶液，向溶液中加入一定比例的改性压电陶瓷粉体和导电填料，并进行超声振动，得到改性的PAA溶液；

(2)以改性的PAA溶液为壳层纺丝液，聚苯乙烯(PS)溶液为核层纺丝液，采用同轴高压静电纺丝技术，制备得到具有核壳结构的PAA/PS纳米复合纤维；

(3)将步骤(2)得到的纳米复合纤维进行高温亚胺化处理，内部的PS热分解除掉，得到具有中空结构的聚酰亚胺复合纤维膜；

(4)对所述聚酰亚胺复合纤维膜进行极化处理。