具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料及其制备制造技术

本发明专利技术提供了一种具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料及其制备方法。该具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料，其特征在于，包括至少一层防水透湿膜和至少一层三维多孔框架增强纤维气凝胶材料。所得保暖材料兼具有防水透湿功能及高孔隙率、小孔径特点，有效降低了空气的对流作用，提高该材料的保暖性能及服用舒适性，使其导热系数可达0.015～0.023W/(m·k)，同时在纤维气凝胶材料内部引入的三维多孔框架结构，提高了气凝胶材料的力学性能，其拉伸强度可达20～50kPa，扩宽了该保暖材料在保暖领域的应用范围。

Frame enhanced aerogel thermal insulation material with waterproof and moisture permeable function and preparation thereof

The present invention provides a framework enhanced air gel thermal insulation material with waterproof and moisture permeable function and a preparation method thereof. The utility model relates to a framework reinforced aerogel thermal insulation material with waterproof and moisture permeability function, which is characterized in that at least one waterproof moisture permeable membrane and at least one three-dimensional porous frame reinforced fiber aerogel material are included. The thermal insulation material and has the function of waterproof and moisture permeable and high porosity, small pore characteristics, effectively reducing the convection of air, improve the thermal properties of the material and the wearing comfort, the thermal conductivity can reach 0.015 ~ 0.023W/ (M - K), three-dimensional porous framework while fiber aerogel material is introduced into the interior, improve the mechanical properties of aerogel material, the tensile strength is 20 ~ 50kPa, broaden the scope of application in the field of thermal insulation material.

【技术实现步骤摘要】
具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料及其制备
本专利技术涉及一种保暖材料。特别涉及一种内含三维多孔框架的增强纤维气凝胶材料与防水透湿膜进行复合获得一种具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料。
技术介绍
目前使用量最大的保暖絮料为天然絮料，但其普遍存在易吸湿、强度差、易虫蛀等问题为达到一定的保暖性能，所生产出的产品体积密度过大，使穿着者臃肿且行动不便。而合成保暖絮料因具有原料来源广、强度高、耐水洗、防腐抗蛀等优点，有望满足当前防寒保暖应用的迫切需求，但其较大的纤维直径使材料孔径大、孔隙率低，导致其保暖性能难以进一步提升。气凝胶作为一种具有三维多孔网络结构并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料。具备极高的孔隙率、极低的热导率、超低体密、高比表面积等优点，是一种新型轻质高效保暖材料。目前气凝胶制备方法主要是溶胶-凝胶法，所产生的气凝胶结构多为粒子相互聚结构成，孔隙率高达80～99.8％，孔径尺寸一般在1～100nm之间，有望实现超轻质高效保暖应用的迫切需求。但由于其脆性大、机械强度差、制备工艺复杂、成本较高等缺点，使其在实际应用环境中受到较大限制。国内文献[Ultraligh本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料，其特征在于，包括至少一层防水透湿膜和至少一层三维多孔框架增强纤维气凝胶材料。

【技术特征摘要】
1.一种具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料，其特征在于，包括至少一层防水透湿膜和至少一层三维多孔框架增强纤维气凝胶材料。2.如权利要求1所述的具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料，其特征在于，所述的具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料的导热系数可达0.015～0.023W/(m·k)，拉伸强度可达到20～50kPa。3.如权利要求1所述的具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料，其特征在于，所述的防水透湿膜的孔径尺寸不超过5μm，厚度为10～30μm；所述的防水透湿膜的原料为聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚乙烯咔唑、醋酸纤维素酯、聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚醚醚酮、聚丙烯酸、聚乳酸、聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、热塑性聚氨酯、尼龙、聚对苯二甲酸二元醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-聚甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚甲醛、聚烯烃、聚偏氟乙烯-全氟丙烯、聚偏氟乙烯中的一种或者多种的组合。4.如权利要求1所述的具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料，其特征在于，所述的三维多孔框架增强纤维气凝胶材料含有三维多孔框架作为主体支撑增强结构，通过将三维多孔框架置于纤维分散浆液内，经浆液成型-溶剂干燥-固化处理得到。5.如权利要求1所述的具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料，其特征在于，所述的三维多孔框架的三维成型技术为三维编织技术、3D打印技术、发泡成型技术中的一种或者多种的组合。6.如权利要求1所述的具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料，其特征在于，所述的三维多孔框架的力学强度不低于10kPa；三维多孔框架材质为天然材料和/或合成材料和/或无机材料的一种或多种组合；三维多孔框架体积密度在1～500mg/cm3，所述三维多孔框架的孔径大小为1～20mm；所述的天然材料为：棉、木棉、麻、木浆、竹浆、毛、蚕丝、木材、甲壳素、胶原蛋白、丝素蛋白的一种或多种组合；所述的合成材料为：聚乳酸-己内酯、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯酸、聚吡咯烷酮、聚乳酸、聚乳酸乙醇酸、聚砜、聚乙二炔、聚苯乙烯共聚马来酸酐、聚甲基三乙氧基硅烷、聚谷氨酸、聚己内酯、聚对苯乙炔、聚乙丙交酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚二氧环己酮、聚三羟基丁酸酯、聚羟基丁酸酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯并恶嗪、聚对苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮、聚偏氟乙酸、聚环氧乙烷、聚乙烯咔唑、聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚苯胺、聚芳酰胺、聚丁二酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯的一种或多种的组合；所述的无机纤维为：二氧化硅、氧化镍、氧化铜、氧化锌、二氧化锆、二氧化锗、五氧化二钒、三氧化二铟、三氧化二铝、三氧化二锰、四氧化三锰、二氧化钛、氧化钯、氧化铌、氧化铝、氧化铈、氧化钴、氧化锡、氧化镍铁、氧化锰锂、氧化钛美、铜、钴、铁、铝、碳、石墨、碳化硅、碳化锆、氮化镓、氮化锆中的一种或多种的混合物。7.权利要求1-6中任一项所述的具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料的制备方法，其特征在于，包括：第一步：将纤维原料分散在对其不溶的溶剂中，制得均匀的纤维分散浆液；第二步：将三维多孔框架置于在第一步中所得的纤维分散浆液中，并对混合的浆液进行成型处理，形成凝固块；第三步：对第二步中所得的凝固块进行溶剂干燥处理，得到预处理纤维气凝胶；第四步：对第三步中得到的预处理纤维气凝胶进行固化处理，获得三维多孔框架增强纤维气凝胶材料；第五步：将所得三维多孔框架增强纤维气凝胶材料与防水透湿膜进行复合，获得具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料。8.如权利要求7所述的具有防水透湿功能的框架增强气凝胶保暖材料的制备方法，其特征在于，所述的纤维原料为天然纤维和/或合成纤维和/或无机纤维，所述纤维的平均直径为20nm～30um，纤维的平均长径比为5～50000，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁彬，吴红炎，曹雷涛，李玉瑶，印霞，孙刚，俞建勇，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31