[发明专利]一种纤维增强柔性气凝胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纤维增强柔性气凝胶复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。本发明采用纤维增强柔性气凝胶，这种材料与现有的树脂基复合材料相比，具有强度高、韧性好、维形能力强、可加工性能好等优势，解决了传统纤维增强气凝胶复合材料成型尺寸受限、韧性差、加工困难的难题，极大的扩展了纤维增强气凝胶的应用领域。

技术领域

本发明涉及一种纤维增强柔性气凝胶复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

气凝胶材料由于其极低的密度、独特的孔结构和孔形貌、较大的比表面积等自身特性，具有吸音、隔热、透波、渗透性和吸附性好等特点，在航空航天、石油化工、冶炼冶金、环境保护、医疗医学等领域广泛应用。

传统气凝胶最显著的缺点就是强度低、韧性差，经过纤维增强后，也存在在异型结构、大尺寸结构上使用受限的问题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种纤维增强柔性气凝胶复合材料及其制备方法。

本发明的技术解决方案是：

一种纤维增强柔性气凝胶复合材料，该复合材料包括增强体和基体；

所述的增强体为碳纤维、石英纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或Kevla纤维；增强体的三维结构为编织布、毡或针刺结构；

所述的基体为聚鳞腈或硅橡胶；

以增强体的质量为100％计算，基体的质量为增强体的质量的20％-50％。

一种纤维增强柔性气凝胶复合材料的制备方法，该方法的步骤包括：

(1)将基体与有机溶剂进行混合，得到溶液，得到的溶液中基体的质量含量为10％-50％的有机溶液；

(2)在步骤(1)中得到的有机溶液中加入固化剂搅拌直至均匀后，加入催化剂，继续搅拌5-24h，得到混合溶液；

(3)将增强体放置在真空浸渍装置中，抽真空，真空浸渍装置内压力控制范围为5～25kPa，抽真空时间为10～20min，后关闭真空泵，静置10～30min，即保持压力时间为10-30min；

(4)将步骤(2)得到的混合溶液压入(10-20kPa)到步骤(3)中经过抽真空后的真空浸渍装置内直至增强体被完全覆盖，并保持10-30min；

(5)将真空浸渍装置置于加热设备进行凝胶处理，凝胶处理温度为60-80℃，保温时间为36-120h，保温结束后，将得到的凝胶后的复合材料从真空浸渍装置中取出；

(6)将步骤(5)中凝胶后的复合材料进行真空干燥，真空干燥压力为5～8kPa，干燥时间为48-96h，真空干燥温度为80～200℃；

(7)去除步骤(6)得到的干燥后的复合材料表面多余凝胶，得到纤维增强柔性气凝胶复合材料。

所述的步骤(1)中，有机溶剂为乙醇、叔丁醇、丙醇或异丙醇；基体为聚鳞腈或硅橡胶；

所述的步骤(2)中，固化剂为草酸、乙酸、乙二酸、苯甲酸或苯磺酸；催化剂为氢氧化钠、氨水或碳酸钠；

以步骤(1)中得到的有机溶液的质量为100％计算，固化剂的加入量为0.1％-10％，催化剂的加入量为0.01％-5％；

所述的步骤(3)中，增强体为碳纤维、石英纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或kalv纤维；增强体的三维结构为编织布、毡或针刺结构；

所述的步骤(4)中，混合溶液压入到真空浸渍装置中的压力为10-20kPa。

本发明与现有技术相比的优点在于：