一种二氧化硅气凝胶纤维、制备方法及其应用技术

本申请提出了一种二氧化硅气凝胶纤维、制备方法及其应用，涉及气凝胶纤维制备领域。制备过程先在纺丝液添加表面活性剂，再通过螺杆纺丝机纺丝，先添加表面活性剂，提高二氧化硅在纤维上的负载率，在通过热蒸汽将表面活性剂去除，使纤维表面有更多的缺陷，增大材料的比表面积，使用该方法制备得到的二氧化硅气凝胶纤维，不但制备方法简单，使纤维形成立体交错的气凝胶结构，而且结构稳定性强，能减少气凝胶网络的塌陷。使用上述方法制备的二氧化硅气凝胶纤维，其具有良好的网络结构和韧性，较低的密度，高的比表面积和孔隙率。将其应用在织物领域用，兼具质轻、保暖、吸湿排汗的效果，在衣物、家纺等织物领域具有潜在的应用价值。家纺等织物领域具有潜在的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化硅气凝胶纤维、制备方法及其应用


[0001]本申请涉及气凝胶纤维制备领域，具体而言，涉及一种二氧化硅气凝胶纤维、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]气凝胶是一种以空气为分散介质、纳米颗粒为骨架的新型纳米材料，密度仅为空气的1/7，是目前世界上最轻的固体，其孔隙率高达90％，因此具有高比表面积、高孔隙率、低密度、超高绝热性能等特征，被认为是目前绝热性能最佳的固体材料。因此在隔热保温、节能环保、航空航天等领域具有广阔的应用前景。二氧化硅气凝胶是目前应用最为广泛的气凝胶，其优异的疏水、无毒、阻燃剂无腐蚀等特点，使得其在保温材料领域应用时，不仅具有良好的保温隔热效果，还可以减轻织物兼具更轻盈、防火等特性。
[0003]二氧化硅(SiO2)气凝胶是一种由纳米级微粒相互聚集而成，以空气为分散介质的新型轻质多孔材料。其孔洞率高达80％～99％，孔洞的典型尺寸为1～100nm，具有高比表面积、超低密度以及纳米多孔网络结构的特征，被认为是目前绝热性能最佳的固态材料。溶胶
‑
凝胶法是制备SiO2气凝胶的主要方法，一般以正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、水玻璃等硅源材料为前驱体采用酸碱两步法或一步法催化合成湿凝胶后，通过超临界干燥技术或非超临界干燥技术以获得块状或粉末状的气凝胶。但气凝胶材料固有的强度低、脆性大以及成形困难等因素限制了在实际中的大面积或大范围使用。
[0004]随着越来越多功能性纤维的开发，人们对同时兼具两种或多种功能性纤维的需求逐渐增长。如何在共混纺丝过程中将气凝胶纤维与二氧化硅有效复合，避免气凝胶纤维与二氧化硅之间相容性差、分散性差、易团聚等问题，制备出兼具质轻、高效保暖和有韧性的二氧化硅气凝胶纤维的方法显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种二氧化硅气凝胶纤维的制备方法，使用该方法制备得到的二氧化硅气凝胶纤维，不但制备方法简单，使纤维形成立体交错的气凝胶结构，而且结构稳定性强，能减少气凝胶网络的塌陷。同时，表面活性剂的加入可以提高二氧化硅在纤维上的负载率，使纤维表面有更多的缺陷，增大材料的比表面积。
[0006]本申请的另一目的在于提供一种二氧化硅气凝胶纤维，其具有良好的网络结构和韧性，具有较低的密度，高的比表面积和孔隙率。
[0007]本申请的另一目的在于提供一种二氧化硅气凝胶纤维在织物领域的应用，兼具质轻、保暖、吸湿排汗的效果，在衣物、家纺等织物领域具有潜在的应用价值。
[0008]本申请解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0009]第一方面，本申请的提供一种二氧化硅气凝胶纤维的制备方法，其包括以下步骤：
[0010]步骤A：将二氧化硅粉体、有机聚合物、表面活性剂、分散剂分别计量共混放入螺杆纺丝机中进行熔融，配制成纺丝液，纺丝液通过熔体管道分配到纺丝箱体，由箱体内计量泵
计量，再由计量泵输送到喷丝组件形成熔体细丝；
[0011]纺丝液包括以下重量份的组分：1～2份二氧化硅粉体、6～8份有机聚合物、0.5～1份表面活性剂、8～12份分散剂；
[0012]步骤B：将熔体细丝先通过150～200℃的热蒸汽，通过流动水浸泡，再通过环吹风自然冷却、卷绕、成型；
[0013]步骤C:将成型的纤维经牵伸、定型、卷曲、切断、打包，制得二氧化硅气凝胶纤维。
[0014]第二方面，本申请提供一种二氧化硅气凝胶纤维。
[0015]第三方面，本申请提供一种二氧化硅气凝胶纤维在织物领域的应用，。
[0016]相对于现有技术，本申请的实施例至少具有如下优点或有益效果：
[0017]1.本申请提供一种二氧化硅气凝胶纤维的制备方法，其包括以下步骤：步骤A：将二氧化硅粉体、有机聚合物、表面活性剂、分散剂分别计量共混放入螺杆纺丝机中进行熔融，配制成纺丝液，纺丝液通过熔体管道分配到纺丝箱体，由箱体内计量泵计量，再由计量泵输送到喷丝组件形成熔体细丝；纺丝液包括以下重量份的组分：1～2份二氧化硅粉体、6～8份有机聚合物、0.5～1份表面活性剂、8～12份分散剂；步骤B：将熔体细丝先通过150～200℃的热蒸汽，通过流动水浸泡，再通过环吹风自然冷却、卷绕、成型；步骤C:将成型的纤维经牵伸、定型、卷曲、切断、打包，制得二氧化硅气凝胶纤维。先添加表面活性剂，提高二氧化硅在纤维上的负载率，在通过热蒸汽将表面活性剂去除，使纤维表面有更多的缺陷，增大材料的比表面积，使用该方法制备得到的二氧化硅气凝胶纤维，不但制备方法简单，使纤维形成立体交错的气凝胶结构，而且结构稳定性强，能减少气凝胶网络的塌陷。
[0018]2.本申请提供一种二氧化硅气凝胶纤维，其具有良好的网络结构和韧性，具有较低的密度，高的比表面积和孔隙率。
[0019]3.本申请提供一种二氧化硅气凝胶纤维在织物领域的应用，兼具质轻、保暖和吸湿排汗的效果，在衣物、家纺等织物领域具有潜在的应用价值。
具体实施方式
[0020]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本申请。
[0022]第一，本申请提供一种二氧化硅气凝胶纤维的制备方法，其包括以下步骤：
[0023]步骤A：将二氧化硅粉体、有机聚合物、表面活性剂、分散剂分别计量共混放入螺杆纺丝机中进行熔融，配制成纺丝液，纺丝液通过熔体管道分配到纺丝箱体，由箱体内计量泵计量，再由计量泵输送到喷丝组件形成熔体细丝；
[0024]纺丝液包括以下重量份的组分：1～2份二氧化硅粉体、6～8份有机聚合物、0.5～1份表面活性剂、8～12份分散剂；
[0025]步骤B：将熔体细丝先通过150～200℃的热蒸汽，通过流动水浸泡，再通过环吹风自然冷却、卷绕、成型；
[0026]步骤C:将成型的纤维经牵伸、定型、卷曲、切断、打包，制得二氧化硅气凝胶纤维。
[0027]在本申请的一些实施例中，表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种。
[0028]表面活性剂，是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团；亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而疏水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂分为离子型表面活性剂(包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂)、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。
[0029]十六烷基三甲基氯化铵是一种有机化合物，是一种阳离子表面活性剂，适本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤A：将二氧化硅粉体、有机聚合物、表面活性剂、分散剂分别计量共混放入螺杆纺丝机中进行熔融，配制成纺丝液，所述纺丝液通过熔体管道分配到纺丝箱体，由箱体内计量泵计量，再由计量泵输送到喷丝组件形成熔体细丝；所述纺丝液包括以下重量份的组分：1～2份二氧化硅粉体、6～8份有机聚合物、0.5～1份表面活性剂、8～12份分散剂；步骤B：将熔体细丝先通过150～200℃的热蒸汽，通过流动水浸泡，再通过环吹风自然冷却、卷绕、成型；步骤C:将成型的纤维经牵伸、定型、卷曲、切断、打包，制得所述二氧化硅气凝胶纤维。2.根据权利要求1所述的二氧化硅气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种。3.根据权利要求1所述的二氧化硅气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述分散剂为水、乙醇、甲醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺中的至少一种。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：董波，刘林，刘伟，
申请(专利权)人：湖州草本源新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：