一种基于气凝胶的柔性保温隔热芯片的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于气凝胶的柔性保温隔热芯片的制备方法，该方法为将一定密度和浓度的二氧化硅气凝胶与水性有机硅树脂溶液混合为整理液，将整理液多次喷涂于织物得到表层隔热织物备用，然后用棉散纤维制作特殊处理过的絮片，将喷洒过二氧化硅气凝胶的n层絮片制作为复合芯层隔热材料，最后，将表层隔热织物包裹住复合芯层隔热材料，四周进行缝制，得到柔性保温隔热芯片，使用本发明专利技术方法生产保暖服材料即柔性保温隔热芯片，具有工艺简单、环境负荷低、保暖、轻质美观等特点。轻质美观等特点。轻质美观等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气凝胶的柔性保温隔热芯片的制备方法


[0001]本专利技术属于纺织复合材料
，涉及一种基于气凝胶的柔性保温隔热芯片的制备方法。

技术介绍

[0002]在传统的日常防寒服装中，大多数通过羽绒填充来达到保暖的效果，着衣形象比较蓬松、臃肿。随着社会的发展，人们对保暖服的需求不仅仅停留在保暖性上，对蓬松度、舒适度、保暖效果和环保性能有了更高的要求。气凝胶是一种具有轻质、阻燃、隔热、疏水性的新型超绝热材料，在纺织行业有很好的应用前景。
[0003]二氧化硅气凝胶是一种具有纳米尺度、高孔隙度的多孔网状结构材料，其结构可以有效地抑制气体和固体的热传导，因而其导热系数非常低，是当今世界上最理想的保温材料。然而，自身强度低，脆性高，网状结构松散，具有容易碎裂、操作困难的问题，这些缺陷使其在实际应用中受到很大的限制。为了充分发挥二氧化硅的高绝热特性，将与其它无机或有机类纤维进行化学或物理复合，制备二氧化硅气体凝胶复合材料具有十分重要的意义。
[0004]更重要的是，羽绒原毛的产生来自于动物体，其全生命周期内的环境负荷高，全人类对羽绒服的大量需求将对环境带来不可估量的影响。急需一种保暖性能可与之媲美且环境负荷低的替代材料。
[0005]因此，需要寻找一种工艺简单、环保负荷低、保暖、轻质的保暖服材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种基于气凝胶的柔性保温隔热芯片的制备方法，使用本专利技术方法生产保暖服材料即柔性保温隔热芯片，具有工艺简单、环境负荷低、保暖、轻质美观等特点。r/>[0007]本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种基于气凝胶的柔性保温隔热芯片的制备方法，包括以下步骤：
[0009]a.选择二氧化硅气凝胶，所述气凝胶的比表面积为700～1000m2/g，密度30～45kg/m3；粒径范围0.1
‑
5nm；
[0010]b.将二氧化硅气凝胶与浓度为10～30％的水性树脂混合均匀，得到整理液；
[0011]所述二氧化硅气凝胶的浓度为：3％～7％；
[0012]c.选取50D*50D的长丝平纹织物，在张力条件下将步骤b中的整理液喷涂于40
×
40cm的长丝平纹织物单面，得到表层隔热织物；
[0013]所述长丝平纹织物为涤纶或锦纶或腈纶中的一种；
[0014]d.称取散纤维，铺平得到厚度为2mm、大小为50
×
50cm的絮片，将絮片在浓度为1～15％的水性树脂中浸渍，在50
‑
60℃下烘干10min
‑
13min，或者自然晾干，得到第一层絮片；然后，将第一层絮片上单面喷洒二氧化硅气凝胶，二氧化硅气凝胶与絮片的重量比为1:1；喷洒完毕后继续放置第二层絮片，在第二层絮片上单面喷洒二氧化硅气凝胶，步骤同第一
层絮片喷洒；然后将第三层絮片铺至第二层絮片上，重复单面喷洒二氧化硅气凝胶步骤，如此重复至第n层絮片，得到数层重叠的三维交联型纤维/气凝胶的复合体，即复合芯层隔热材料。
[0015]所述散纤维为棉纤维；
[0016]e.将c步骤得到的表层隔热织物作为表层材料，将表层材料包裹住d步骤得到的复合芯层隔热材料，四周进行缝制，得到柔性保温隔热芯片。
[0017]所述水性树脂为聚氨酯、有机硅树脂、聚乙烯醇和聚丙烯酸酯中的一种或几种。
[0018]所述基于气凝胶的柔性保温隔热芯片的制备方法，所述步骤a中，气凝胶比表面积为800～900m2/g，密度为35～40kg/m3。
[0019]所述步骤a中，气凝胶比表面积800m2/g，密度40kg/m3。
[0020]所述c步骤得到的表层隔热织物相对于未处理的涤纶织物透气性保有率为70％或其以上。
[0021]所述保温隔热芯片的导热系数低于0.05W/mK。
[0022]所述步骤b中，整理液中二氧化硅气凝胶的浓度为5％，树脂的浓度为20％。
[0023]所述步骤c中，喷涂工艺为：采用空压机喷涂，压力为0.5
‑
1MPa，喷涂后在40
‑
80℃烘干20～35min，喷涂次数为2或3次。
[0024]所述步骤c中，喷涂工艺为：空压机喷涂压力为0.7MPa，喷涂后，在40
‑
80℃烘干30min，喷涂次数为2或3次。
[0025]所述步骤d中，絮片在浓度为10％的水性树脂中浸渍，烘干温度55℃，时间11min。
[0026]优选的，所述基于气凝胶的柔性保温隔热芯片的制备方法，包括以下具体步骤：
[0027]a.选择二氧化硅气凝胶，二氧化硅气凝胶的比表面积800～900m2/g，密度为40kg/m3；粒径范围1.5
‑
2.5nm。
[0028]b.将浓度为5％的二氧化硅气凝胶与浓度为20％的水性聚氨酯混合均匀，得到整理液。
[0029]c.选取50D*50D的长丝平纹织物，在张力条件下将上述整理液喷涂于40
×
40cm的长丝平纹织物单面，75℃烘干得到表层隔热织物。
[0030]d.称取散纤维，铺平得到厚度为2mm，大小为50
×
50cm的絮片，将絮片在浓度为10％的水性树脂中浸渍，50
‑
60℃烘干10min
‑
13min，得到第一层絮片；然后，将第一层絮片上单面喷洒二氧化硅气凝胶，二氧化硅气凝胶与絮片的重量比为1:1，喷洒后继续放置第二层絮片，在第二层絮片上单面喷洒二氧化硅气凝胶，步骤同第一层絮片；然后将第三层纯棉絮片铺至第二层絮片上，重复单面喷洒二氧化硅气凝胶步骤，如此重复至第10层絮片，得到数层重叠的三维交联型纤维/气凝胶的复合体，即复合芯层隔热材料。
[0031]e.将c步骤得到的表层隔热织物作为表层材料，将表层材料包裹住d步骤得到的复合芯层隔热材料，并将四周进行缝制，得到柔性保温隔热芯片。
[0032]本专利技术与现有技术相比具有突出效果为：
[0033]1.传统羽绒服在最佳充绒量时导热系数在0.6W/mK，本专利技术的保温隔热芯片的导热系数低于0.05W/mK，保暖性更好。
[0034]2.表层涤纶织物相对于未处理涤纶织物透气性保有率大于70％，比现有技术中的材料更为舒适。
[0035]3.柔性保温隔热芯片在全生命周期内的环境负荷相较于传统保暖材料羽绒的环境负荷更低。
[0036]因此，使用本专利技术方法得到的柔性保温隔热芯片生产保暖服，具有工艺简单、环保成本低、保暖、轻质美观等特点。
附图说明
[0037]图1为本专利技术使用的二氧化硅气凝胶粉末的SEM照片图。
[0038]图2为本专利技术柔性保温隔热芯片示例及剖面图。
[0039]图3为实施例1表层隔热织物包裹的表面红外热成像图。
[0040]图4为保温隔热芯片包裹的烧杯表面的红外热成像图。
[0041]图5为二氧化硅气凝胶生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于气凝胶的柔性保温隔热芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a.选择二氧化硅气凝胶，所述气凝胶的比表面积为700～1000m2/g，密度30～45kg/m3；粒径范围0.1
‑
5nm；b.将二氧化硅气凝胶与浓度为10～30％的水性树脂混合均匀，得到整理液；所述二氧化硅气凝胶的浓度为：3％～7％；c.选取50D*50D的长丝平纹织物，在张力条件下将步骤b中的整理液喷涂于40
×
40cm的长丝平纹织物单面，得到表层隔热织物；所述长丝平纹织物为涤纶或锦纶或腈纶中的一种；d.称取散纤维，铺平得到厚度为2mm、大小为50
×
50cm的絮片，将絮片在浓度为1～15％的水性树脂中浸渍，在50
‑
60℃下烘干10min
‑
13min，或者自然晾干，得到第一层絮片；然后，将第一层絮片上单面喷洒二氧化硅气凝胶，二氧化硅气凝胶与絮片的重量比为1:1；喷洒完毕后继续放置第二层絮片，在第二层絮片上单面喷洒二氧化硅气凝胶，步骤同第一层絮片喷洒；然后将第三层絮片铺至第二层絮片上，重复单面喷洒二氧化硅气凝胶步骤，如此重复至第n层絮片，得到数层重叠的三维交联型纤维/气凝胶的复合体，即复合芯层隔热材料。所述散纤维为棉纤维；e.将c步骤得到的表层隔热织物作为表层材料，将表层材料包裹住d步骤得到的复合芯层隔热材料，四周进行缝制，得到柔性保温隔热芯片。所述水性树脂为聚氨酯、有机硅树脂、聚乙烯醇和聚丙烯酸酯中的一种或几种。2.如权利要求1所述基于气凝胶的柔性保温隔热芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，气凝胶比表面积为800～900m2/g，密度为35～40kg/m3。3.如权利要求2所述基于气凝胶的柔性保温隔热芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，气凝胶比表面积800m2/g，密度40kg/m3。4.如权利要求1所述基于气凝胶的柔性保温隔热芯片的制备方法，其特征在于，所述c步骤得到的表层隔热织物相对于未处理的涤纶织物透气性保有率为70％或其以上。5.如权利要求1所述基于气凝胶的柔性保温隔热芯片的制备方法，其特征在于，所述保温隔热芯片的导热系数低于0.05W/mK。6.如权利要求5所述基于气凝胶的柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：许佳，王云泽，何建磊，吴军玲，魏赛男，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：