具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料及其制备方法。所述的具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料，其特征在于，包括仿羽绒结构纤维气凝胶以及复合于仿羽绒结构纤维气凝胶之上的防水透湿膜。该保暖材料体积密度为1～300mg/cm

Ultra light aerogel thermal insulation material with waterproof and moisture permeable function and preparation method thereof

The invention provides an ultra light aerogel thermal insulation material with waterproof and moisture permeability function and a preparation method thereof. The ultra light aerogel gel thermal insulation material with waterproof and moisture permeable function is characterized in that the structure comprises a down feather structure, a fiber aerogel and a waterproof moisture permeable membrane compounded with a down structure fiber aerogel. The volume density of the thermal insulation material is 1 ~ 300mg/cm

【技术实现步骤摘要】
具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料及其制备方法
本专利技术涉及服装保暖材料领域，特别是涉及一种仿羽绒结构纤维气凝胶与一种具有极小孔径或无孔结构的防水透湿膜复合而获得具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料。
技术介绍
目前，使用较多的服装保暖材料主要为棉絮、羽绒等絮片及填充材料。为达到较高的保暖效果，必须增加絮片的厚度，从而使产品过于蓬松，易导致穿着者臃肿且行动不便。此外，天然材料还存在易吸湿、强度差、易虫蛀等问题，同时有限的产量使其价格昂贵且难以满足日益增长的保暖市场需求。合成保暖絮料虽具有原料来源广、强度高、耐水洗、防腐抗蛀等优点，但其较大的纤维直径使材料孔径大、孔隙率低，限制其保暖性能的进一步提升。气凝胶是一种具有多孔网络结构的高分散固态材料，并具有较小的体积密度。其孔隙率高达80～99.8％，孔径尺寸一般在1～100nm之间，使其具有超低热导率，但目前气凝胶材料制备方法主要是溶胶-凝胶法，所得气凝胶材料存在脆性大、机械强度差等缺点，使其在实际应用环境中受到较大限制。国内专利CN201310202293.7公开了一种全纤维结构的气凝胶材料，该材料虽改善了气凝胶的力学强力及柔韧性，但因内部孔径是由纤维相互交叉贯穿构筑产生的，所产生的孔径多为相互连通的开孔结构，难以限制气凝胶内部的空气对流现象，从而阻碍其保暖性能的进一步提升。另一方面，防水透湿膜不仅具有可抵御雨水、雪或露水等透过或浸透薄膜，且能使薄膜内侧的水蒸气传递至外界的防水透湿功能，同时还具有极小孔径、孔径分布均匀，孔隙率高、薄膜强度高、表面光洁等优点，可有效防止空气形成对流，减小热量的散失，具有优良的防风防寒性能，在服装保暖及舒适性领域有着巨大的应用潜能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料，其特征在于，包括仿羽绒结构纤维气凝胶以及复合于仿羽绒结构纤维气凝胶之上的防水透湿膜。优选地，所述的具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料的体积密度为1～300mg/cm3，导热系数为0.015～0.023W/(m.k)。优选地，所述的防水透湿膜平均孔径尺寸不超过5μm，厚度为10～30μm；防水透湿膜的材质为聚砜、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。本专利技术还提供了上述的具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料的制备方法，其特征在于，包括：第一步：采用静电纺丝技术，将聚合物纺丝液分别置于含有粗针头或细针头的注射器内，并将粗针头注射器和细针头注射器相间放置，以无纺布为接收基材并配置合适的静电纺丝参数，得到一种细纤维与粗纤维相互缠绕的仿羽绒结构的纤维毡；第二步：将交联剂均匀的喷洒在所得到的仿羽绒结构的纤维毡上，进行加热交联，使细纤维与粗纤维之间形成有效的粘结点，形成稳定仿羽绒结构的纤维毡，并去除多余的纺丝液溶剂；第三步：将稳定仿羽绒结构的纤维毡裁剪成碎片，采用高速打浆法将其均匀分散在对其不溶的溶剂内，形成仿羽绒纤维浆液；第四步：对第三步所得到的仿羽绒纤维浆液依次进行成型处理-溶剂干燥-固化处理，获得仿羽绒结构纤维气凝胶；第五步：将所得的仿羽绒结构纤维气凝胶与防水透湿膜进行复合，获得具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料。优选地，所述的细针头的针头孔径为0.1～0.4mm，所述的粗针头的针头孔径为0.5～1.5mm。优选地，所述的聚合物纺丝液的质量分数为2～35％，纺丝电压为20～50kV，接收距离5～30cm，灌注速度0.1～10mL/h，温度20～35℃，相对湿度5～60％。优选地，所述的聚合物为醋酸纤维素、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚砜、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯腈、聚乳酸、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚羟基乙酸、聚环氧乙烷、聚丙烯酸、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺和聚偏二氟乙烯中的一种或者多种聚合物的混合物。优选地，所述聚合物纺丝液的溶剂为甲酸、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基乙酰胺，三氯甲烷、六氟异丙醇中的一种，或两种及两种以上的混合物。优选地，所述的聚合物纺丝液的质量分数分别为：聚合物为醋酸纤维素，聚合物纺丝液的质量分数为8～20％；聚合物为聚丁二酸丁二醇酯，聚合物纺丝液的质量分数为8～20％；聚合物为聚己内酯，聚合物纺丝液的质量分数为16～19％；聚合物为聚乙烯醇，聚合物纺丝液的质量分数为6～12％；聚合物为聚乙烯吡咯烷酮，聚合物纺丝液的质量分数为6～12％；聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯，聚合物纺丝液的质量分数为5～10％；聚合物为聚氨酯，聚合物纺丝液的质量分数为6～17％；聚合物为聚砜，聚合物纺丝液的质量分数为15～22％；聚合物为聚乙烯醇缩丁醛，聚合物纺丝液的质量分数为20～35％；聚合物为聚丙烯腈，聚合物纺丝液的质量分数为11～20％；聚合物为聚乳酸，聚合物纺丝液的质量分数为2～11％；聚合物为聚碳酸酯，聚合物纺丝液的质量分数为10～18％；聚合物为聚醚酰亚胺，聚合物纺丝液的质量分数为15～22％；聚合物为聚苯乙烯，聚合物纺丝液的质量分数为10～15％；聚合物为聚羟基乙酸，聚合物纺丝液的质量分数为5～10％；聚合物为聚环氧乙烷，聚合物纺丝液的质量分数为8～10％；聚合物为聚丙烯酸，聚合物纺丝液的质量分数为10～12％；聚合物为聚乙烯亚胺，聚合物纺丝液的质量分数为10～15％；聚合物为聚丙烯亚胺，聚合物纺丝液的质量分数为15～20％；聚合物为聚偏二氟乙烯，聚合物纺丝液的质量分数为18～25％；优选地，所述的细纤维直径为100～800nm，粗纤维的直径为2～10μm。优选地，所述的仿羽绒结构纤维浆液质量分数为1％～30％。优选地，所述的打浆速度为1000rpm～6000rpm，打浆时间为10～60min。优选地，所述的交联剂为多官能团氮丙啶交联剂，交联剂质量分数为0.01％～0.5％。优选地，所述的对仿羽绒结构纤维不溶的溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇和丙酮的一种或多种组合。优选地，所述的成型处理为陈化处理、冷冻处理中的一种或多种的组合；所述的溶剂干燥采用超临界干燥、冷冻干燥、真空干燥、微波干燥和红外干燥中的一种或多种的组合；所述的固化处理为热交联、超声交联、微波辐射交联、红外线辐照交联、紫外线辐照交联、电子束辐照交联、等离子体辐照交联、伽马射线辐照交联和X射线辐照中的一种或者多种的组合。优选地，所述的仿羽绒结构纤维气凝胶与防水透湿膜进行复合的方法为粘结剂热熔层压复合。优选地，所述的仿羽绒结构纤维气凝胶与膜进行复合的方式为一层仿羽绒结构纤维气凝胶与一层防水透湿膜复合或一层仿羽绒结构纤维气凝胶与一层防水透湿膜复合并重复此复合方式叠加，或是两层仿羽绒结构纤维气凝胶加一层防水透湿膜复合或两层仿羽绒结构纤维气凝胶加一层防水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料，其特征在于，包括仿羽绒结构纤维气凝胶以及复合于仿羽绒结构纤维气凝胶之上的防水透湿膜。

【技术特征摘要】
1.一种具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料，其特征在于，包括仿羽绒结构纤维气凝胶以及复合于仿羽绒结构纤维气凝胶之上的防水透湿膜。2.如权利要求1所述的具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料，其特征在于，所述的具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料的体积密度为1～300mg/cm3，导热系数为0.015～0.023W/(m·k)。3.如权利要求1所述的具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料，其特征在于，所述的防水透湿膜平均孔径尺寸不超过5μm，厚度为10～30μm；防水透湿膜的材质为聚砜、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.权利要求1-3中任一项所述的具有防水透湿功能的超轻质气凝胶保暖材料的制备方法，其特征在于，包括：第一步：采用静电纺丝技术，将聚合物纺丝液分别置于含有粗针头或细针头的注射器内，并将粗针头注射器和细针头注射器相间放置，以无纺布为接收基材并配置合适的静电纺丝参数，得到一种细纤维与粗纤维相互缠绕的仿羽绒结构的纤维毡；第二步：将交联剂均匀的喷洒在所得到的仿羽绒结构的纤维毡上，进行加热交联，使细纤维与粗纤维之间形成有效的粘结点，形成稳定仿羽绒结构的纤维毡，并去除多余的纺丝液溶剂；第三步：将稳定仿羽绒结构的纤维毡裁剪成碎片，采用高速打浆法将其均匀分散在对其不溶的溶剂内，形成仿羽绒纤维浆液；第四步：对第三步所得到的仿羽绒纤维浆液依次进行成型处理-溶剂干燥-固化处理，获得仿羽绒结构纤维气凝胶；第五步：将所得的仿羽绒结构纤维气凝胶与...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁彬，吴红炎，曹雷涛，张世超，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