一种有机气凝胶‑纤维复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机气凝胶‑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。本发明专利技术的制备方法简单、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。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
本专利技术涉及，属于有机气凝胶

技术介绍
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，条件要求苟1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。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了。为了实现上述目的，本专利技术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(yL)和水(yL)的单位份量比为1:2:40:20-1:10:15:60ο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。本专利技术的有益效果: 本专利技术的制备方法简单、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，lm2/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】为使本专利技术实现的技术手段、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】，进一步阐述本专利技术。实施例1 一种有机气凝胶-纤维复合材料的制备方法，将有机固化剂六亚甲基二异氰酸酯三聚体12g、有机溶剂丙酮96 mL、水0.4 mL和催化剂聚氨酯0.03 mL充分搅拌混合均匀，获得密度范围为I kg/m3- 40 kg/m3的有机纳米气凝胶溶液，直接用喷雾式喷壶喷涂到PP纤维上。喷涂完成后，待室温反应3小时后，自然风干即可。获得的多孔纳米材料的平均孔径为50nm，纳米纤维平均直径为lOOnm，比表面积为100m2/g，密度为8kg/m3，孔隙率为90%。图1是有机气凝胶-纤维复合材料的电子显微镜SEM图。如图所示，有机气凝胶-纤维复合材料为纳米纤维状的多孔纳米材料。图2是有机气凝胶-纤维复合材料的光学显微镜图。如图所示，可以看到有机气凝胶与纤维基材很好的结合在一起，气凝胶大多以纤维结构呈现，且沿基材纤维分布。实施例2将有机固化剂环氧树脂8g、有机溶剂乙腈16mL、水0.16 mL、催化剂三乙胺0.32mL充分搅拌混合均匀，获得密度范围为I kg/m3- 40 kg/m3的有机纳米气凝胶溶液，用毛刷刷到尼龙纤维上。刷完后，待室温反应5小时后，自然风干即可。获得的多孔纳米材料的平均孔径为70 nm，纳米纤维平均直径为140nm，比表面积为120m2/g，密度为6kg/m3，孔隙率为95%。实施例3 将有机固化剂氰酸酯16g、有机溶剂无水乙醇120mL、水0.72 mL、催化剂DMSO 0.18mL充分搅拌混合均匀，获得密度范围为I kg/m3- 40 kg/m3的有机纳米气凝胶溶液，直接将木质纤维浸泡在所得溶液中，浸泡反应I天后，自然风干即可。获得的多孔纳米材料的平均孔径为45 nm，纳米纤维平均直径为70nm，比表面积为80m2/g，密度为10kg/m3，孔隙率为80%。实施例4 将有机固化剂叔胺16g、有机溶剂异丙醇96mL、水0.32 mL、催化剂三乙胺0.24 mL充分搅拌混合均匀，获得密度范围为I kg/m3- 40 kg/m3的有机纳米气凝胶溶液，直接将木质纤维浸泡在所得溶液中，浸泡反应I天后，自然风干即可。获得的多孔纳米材料的平均孔径为45 nm，纳米纤维平均直径为70nm，比表面积为80m2/g，密度为10kg/m3，孔隙率为85%。实施例5 将有机固化剂丙烯酸酯12g、有机溶剂DMF 70mL、水0.24mL、催化剂三乙胺0.18mL充分搅拌混合均匀，获得密度范围为I kg/m3- 40 kg/m3的有机纳米气凝胶溶液，直接将木质纤维浸泡在所得溶液中，浸泡反应I天后，自然风干即可。获得的多孔纳米材料的平均孔径为45 nm，纳米纤维平均直径为70nm，比表面积为100m2/g，密度为10kg/m3，孔隙率为85%。实施例6 将有机固化剂乙烯基酰胺12g、有机溶剂异丙醇120mL、水0.72 mL、催化剂三乙胺0.18mL充分搅拌混合均匀，获得密度范围为I kg/m3- 40 kg/m3的有机纳米气凝胶溶液，直接将木质纤维浸泡在所得溶液中，浸泡反应I天后，自然风干即可。获得的多孔纳米材料的平均孔径为45 nm，纳米纤维平均直径为50nm，比表面积为100m2/g，密度为10kg/m3，孔隙率为 95%。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机气凝胶‑纤维复合材料的制备方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，唐皓，朱春蓉，
申请(专利权)人：张家港万众一芯生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32