超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体及其制备方法、应用技术

一种超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的制备方法，包括：将0.5

【技术实现步骤摘要】
超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及纤维制造
，具体涉及一种超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]气凝胶作为一种三维多孔网络结构的固体材料，其低密度、高孔隙率和大比表面积的特点使其可能应用于阻燃隔热、过滤吸附、减震、吸音等领域。为了满足气凝胶在国防、航天、民用领域的需求，气凝胶不仅需要优异的综合性能、热稳定性和低导热率，还应追求如柔性、高弹性、简单方便的制备方法、可大规模化生产等。传统的无机气凝胶由于力学强度差、脆性大、受力易破碎，极大的限制了其在高性能柔性领域的应用。而有机气凝胶(聚氨酯、聚脲、壳聚糖气凝胶)存在热稳定性差的缺点。因而设计出一种机械性能优异、热稳定好、低热导率、柔性好和回弹性能佳的新型气凝胶仍是该领域具有挑战性的问题。
[0003]聚苯硫醚(PPS)是主链上含有对亚苯基硫醚重复结构单元的聚合物，是一种新型功能性工程塑料，具有良好的耐热性、优异的耐化学腐蚀性和阻燃性，可广泛应用于高温过滤，特殊防护服，保温材料，电池隔膜等领域。目前还未有报道聚苯硫醚纤维气凝胶，其主要原因是聚苯硫醚纤维制作的气凝胶不易成型，或者成型后，热导率高，以及回弹性及柔性性能差，导致应用受限，无法满足应用需求。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术提供了一种超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体及其制备方法、应用，以解决现有技术不能很好地将聚苯硫醚材料制作微/纳纤维并用作气凝胶的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的制备方法，其包括以下步骤：
[0006]S1、将0.5
‑
5mm的聚苯硫醚超细纤维按照比例分散到羟甲基纤维素水溶液中，得到聚苯硫醚超细纤维分散液，其中，长度为0.5
‑
1mm的聚苯硫醚超细纤维的质量分数为0
‑
30％，长度为1
‑
2mm的聚苯硫醚超细纤维的质量分数为50
‑
100％，长度为2
‑
5mm的聚苯硫醚超细纤维的质量分数为0
‑
30％；
[0007]S2、将含有疏水基团的有机硅氧烷与含酸水溶液混合水解，然后再与聚苯硫醚超细纤维水分散液混合，搅拌，冷冻，真空冷冻干燥，干燥后脱水缩聚处理得到超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体。
[0008]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤S1中所述的聚苯硫醚超细纤维以聚苯硫醚和碱溶性聚酯的混合料为原料，通过海岛熔融纺丝后牵伸热定型，再经碱解、切断得到。
[0009]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤S1中制得的聚苯硫醚超细纤维的直径为0.5
‑
1.5μm，其纤维为圆形。
[0010]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤S2中含有疏水基团的有机硅氧烷为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷中的至少一
种；含酸水溶液为浓度0.01～6mmol/L的醋酸、草酸或盐酸。
[0011]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤S2中，水解时间为15～30min；搅拌时间为1～3h；冷冻是在液氮中冷冻；真空冷冻干燥的工艺条件为：在真空度低于30Pa的真空环境下冷冻干燥聚合2～3天；干燥脱水缩聚处的理温度为40～90℃，时间为8～48h。
[0012]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤S2在加入聚苯硫醚超细纤维水分散液后的混合物中：聚苯硫醚超细纤维的质量分数为35％
‑
90％，有机聚硅氧烷的质量分数为9％
‑
64％，羟甲基纤维素的质量分数为0.1％
‑
1％。
[0013]根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体，由超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的制备方法制备得到，该超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体为以聚苯硫醚超细纤维为基材，并以有机聚硅氧烷纳米层为涂覆层的有机无机杂化纤维。
[0014]根据本专利技术的又一方面，本专利技术还提供了一种超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的应用，所述超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体应用于保温隔热材料、隔音材料、振动吸收材料、催化材料、吸油材料、柔性功能材料三维骨架、压力传感材料或磁响应材料。
[0015]本专利技术的超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体及其制备方法、应用，通过采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：
[0016]1)本专利技术利用了聚苯硫醚(PPS)所具有的良好的耐热性、优异的耐化学腐蚀性和阻燃性，通过熔融海岛复合纺丝后经碱解、分散和与有机硅氧烷充分搅拌，最后经冷冻、冷冻干燥制得的海岛型聚苯硫醚纤维气凝胶，具有优良的回弹性、柔性、热稳定性、化学稳定性等性能，而且本专利技术的制备过程简单方便，无需使用有机溶剂，适合大规模生产；
[0017]2)本专利技术通过海岛熔融复合纺丝可制备直径为0.5
‑
1.5um的聚苯硫醚超细纤维，将有机硅氧烷与聚苯硫醚超细纤维通过杂化作用提高聚苯硫醚纤维气凝胶的柔性及回弹性；
[0018]3)本专利技术的超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体，具有优异的回弹性、柔性、高孔隙率、低热导率等性能，同时具有优异的热稳定性和阻燃性，可满足气凝胶在各种环境下的使用需求，相比现有技术的气凝胶弹性体，具有更好的柔性性能，可反复折叠，而不会不断裂或开裂，使得适用范围更广，能应用到更多的领域。
[0019]综上所述，本专利技术提供的超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的制备方法，制备过程简单方便，无需使用有机溶剂，适合大规模生产，对聚苯硫醚纤维气凝胶进行调控，提高了气凝胶的柔性和回弹性，制得的超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体，具有优异的回弹性、柔性、高孔隙率、低热导率、热稳定及阻燃性等。
[0020]此外，本专利技术的制备方法所制备得到的超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体，适用于隔热、吸音、吸油、保暖等领域。
附图说明
[0021]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0022]图1为本专利技术实施例1制备的海岛型聚苯硫醚超细纤维的扫描电镜图；
[0023]图2为本专利技术实施例1制备的超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的扫描电镜图；
[0024]图3为本专利技术实施例1制备的超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的实物及柔性性
能测试图；
[0025]图4为本专利技术实施例1制备的超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的弹性形变曲线；
[0026]图5为本专利技术实施例1制备的超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的接触角；
[0027]图6本专利技术实施例制备的超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体质量随温度的变化曲线。
[0028]本专利技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0029]下面将结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将0.5
‑
5mm的聚苯硫醚超细纤维按照比例分散到羟甲基纤维素水溶液中，得到聚苯硫醚超细纤维分散液，其中，长度为0.5
‑
1mm的聚苯硫醚超细纤维的质量分数为0
‑
30％，长度为1
‑
2mm的聚苯硫醚超细纤维的质量分数为50
‑
100％，长度为2
‑
5mm的聚苯硫醚超细纤维的质量分数为0
‑
30％；S2、将含有疏水基团的有机硅氧烷与含酸水溶液混合水解，然后再与聚苯硫醚超细纤维水分散液混合，搅拌，冷冻，真空冷冻干燥，干燥后脱水缩聚处理得到超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体。2.根据权利要求1所述的超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的聚苯硫醚超细纤维以聚苯硫醚和碱溶性聚酯的混合料为原料，通过海岛熔融纺丝后牵伸热定型，再经碱解、切短得到。3.根据权利要求1所述的超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的制备方法，其特征在于，步骤S1中制得的聚苯硫醚超细纤维的直径为0.5
‑
1.5μm，其纤维为圆形。4.根据权利要求1所述的超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的制备方法，其特征在于，步骤S2中含有疏水基团的有机硅氧烷为甲基三甲氧基硅烷、乙基三...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱美芳，余严，胡泽旭，徐成建，相恒学，周家良，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：