[发明专利]一种芳纶纤维材料的制备方法及气凝胶和抽滤膜材料

说明书

本发明涉及一种芳纶纤维材料的制备方法，包括如下步骤：间位芳纶高分子溶液配制；间位芳纶纺丝前驱体溶液配制；对位芳纶强碱性溶液配制；对位芳纶纺丝前驱体溶液配制；溶液喷射纺丝；脱盐脱碱；制备悬浆；真空冷冻干燥；抽滤。本发明还保护上述方法制备的超细间位与对位芳纶纤维膜、海绵和气凝胶材料。本发明利用特定配方的间位与对位芳纶纺丝前驱体溶液，通过溶液喷吹气体纺丝法制得了具有良好柔性、耐高温、可高效过滤、轻质、高强的超细间位与对位芳纶纤维膜、海绵和气凝胶材料，工艺简单、普适性强、成本低、效率高，具有良好的工业化前景与价值。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种芳纶纤维材料的制备方法及气凝胶和抽滤膜材料。

背景技术

由于间位与对位芳纶纤维材料具有高强、耐高温、柔软质轻、散热性好等优点，应用领域广泛，例如高温空气过滤、水处理、催化剂载体、隔热保温等。因此，研究间位与对位芳纶纤维材料的高效制备方法对环境治理、节能减排、航空航天轻量化十分重要。而溶液喷吹气体纺丝技术作为新型超细纤维制备技术，具有设备简单、操作便捷、成本低和纺丝效率高的优点。其利用高速气流的剪切作用，形成聚合物射流，进一步发生牵伸、细化，形成超细纤维并收集于接收装置上。因此，本发明对高效开发具有柔韧性、可压缩、耐高温、可高效过滤、轻质、高强的间位与对位芳纶纤维材料有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种制备效率高、工艺简单且普适性强的芳纶纤维材料的制备方法及具有良好柔性、耐高温、可高效过滤、轻质、高强的气凝胶和抽滤膜材料。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种芳纶纤维材料的制备方法，包括如下步骤：

间位芳纶高分子溶液配制：以质量份数计，将0.5-1.5份高分子材料添加至90-95份溶剂中，在90℃下以1000rpm的转速搅拌溶解1-2h，得到间位芳纶高分子溶液；

间位芳纶纺丝前驱体溶液配制：以质量份数计，将5-10份间位芳纶短纤维和1-5份无水氯化锂添加到间位芳纶高分子溶液中，在90℃下以1000rpm的转速搅拌溶解3-5h，得到间位芳纶纺丝前驱体溶液；

对位芳纶强碱性溶液配制：以质量份数计，将1-10份氢氧化钾添加到98-99份高分子溶剂中，在90℃下以1000rpm的转速搅拌溶解2-4天，得到对位芳纶强碱性溶液；

对位芳纶纺丝前驱体溶液配制：以质量份数计，将1-2份对位芳纶纤维凯夫拉长丝线添加到对位芳纶强碱性溶液中，室温下以1000rpm的转速搅拌溶解2-10天，得到对位芳纶纺丝前驱体溶液；

溶液喷射纺丝：将纺丝前驱体溶液用压缩空气从喷丝口喷出，并对压缩空气与喷丝口加热，使纤维沉积在接收器上，得到产物包括超细间位与对位芳纶纤维膜、海绵；

脱盐脱碱：将得到的超细间位与对位芳纶纤维膜、海绵浸泡在去离子水中脱盐脱碱；

制备悬浆：对脱盐脱碱后的产物打浆得到初悬浆，向1000份初悬浆中加入1-5份分散剂，得到悬浆；

真空冷冻干燥：对悬浆进行真空冷冻干燥，得到间位与对位芳纶纤维气凝胶；

抽滤：对悬浆进行抽滤得到间位与对位芳纶纤维抽滤膜；

其中，间位芳纶高分子溶液中的高分子材料为100万分子量的聚氧化乙烯，溶剂为二甲基乙酰胺；对位芳纶强碱性溶液中的高分子溶剂为二甲基亚砜。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述搅拌为磁力搅拌。

进一步，所述溶液喷射纺丝中，对压缩气体加热的温度为100℃，对喷丝口加热的热台温度为200℃，其中热台距离喷丝口距离为5-10cm。