一种气凝胶织物及其制备方法技术

本发明专利技术属于材料技术领域，具体涉及一种气凝胶织物及其制备方法，该气凝胶织物依次包括通过针刺固定的背胶层、气凝胶针刺毡层和防护层，本发明专利技术通过增设防护层，提升了其抗冲击性能及与基材之间的结合力。能及与基材之间的结合力。能及与基材之间的结合力。

【技术实现步骤摘要】
一种气凝胶织物及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及一种气凝胶织物及其制备方法。

技术介绍

[0002]气凝胶是指一种纳米粒子或聚合物分子链组成的具有三维纳米结构的轻质多孔非晶固态材料，气凝胶独特的纳米多孔结构赋予了其独特的性质，如高孔隙率、高比表面积、低密度、低折射率、低弹性模量、低声阻抗、低热导率、强吸附性能、典型的分形结构等。气凝胶在航空航天、石油化工、环境保护、建筑保温、能量储存与转化、催化、电子器件、保温隔热等领域具有广阔的应用前景。
[0003]相关技术中，普遍采用超临界制备法生产气凝胶。二氧化碳具有很强的溶解醇的能力，且粘度小，整个干燥过程时间短。但超临界干燥所需的压力过高，且溶剂在高温高压下需要的设备投入较高，增加了生产成本，同时安全风险较高。
[0004]相较于超临界干燥法而言，常压法制备气凝胶(通常为二氧化硅气凝胶)的成本较低，安全性好。然而，采用常压法制备二氧化硅气凝胶过程中，所采用的有机硅源前驱体成本较高。并且，气凝胶本身的强度较低、易碎、难成型，需选取合适的复合物，在保证其基本性能的条件下，有效的发挥气凝胶的隔热效果。此外，市面常见的气凝胶毡，使用过程中会造成大量的气凝胶扩散，一方面降低了产品性能，另一方面会对环境、施工人员造成危害。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种气凝胶织物及其制备方法，以解决上述气凝胶的制备成本高、强度较低、易碎、难成型，使用过程中易造成大量的气凝胶扩散，降低了产品性能，会对环境、施工人员造成危害等技术问题。
[0006]第一个方面，本专利技术提供一种气凝胶织物，所述气凝胶织物依次包括通过针刺固定的背胶层、气凝胶针刺毡层和防护层。
[0007]在一些实施例中，所述背胶层采用硅胶。
[0008]在一些实施例中，所述气凝胶针刺毡层采用二氧化硅气凝胶针刺毡层。
[0009]在一些实施例中，所述防护层采用聚脲和/或聚氨酯。
[0010]在一些实施例中，所述防护层由双组分涂料制备而得。
[0011]在一些实施例中，所述针刺采用芳纶纤维。
[0012]在一些实施例中，所述针刺的密度≥1个/cm2。
[0013]另一个方面，本专利技术还提供如上所述的的气凝胶织物的制备方法，所述制备方法包括：
[0014]在背胶层上制备气凝胶针刺毡层，得到中间体，随后在中间体上制备防护层，接着在表面铺设真空套膜后抽真空并封口，然后通过针刺固定背胶层、气凝胶针刺毡层和防护层，即得所述气凝胶织物。
[0015]在一些实施例中，制备气凝胶针刺毡层包括：将凝胶、针刺毡和溶剂混合后，保护
气体气氛下熟化。
[0016]本申请中，术语“保护气体”是指氮气、氦气、氩气、氙气等。
[0017]在一些实施例中，所述溶剂包括无水乙醇。
[0018]在一些实施例中，所述熟化包括：先于45
‑
55℃下处理18
‑
30h,在此过程中进行溶剂置换，随后于55
‑
65℃下处理3
‑
5h，接着于95
‑
105℃下处理15
‑
18h。
[0019]在一些实施例中，所述溶剂置换包括：每隔1.5
‑
2.5h用无水乙醇置换一次析出的水，待含税了≤5wt％，用正丙烷、正戊烷或二者的混合物置换无水乙醇，每隔5
‑
7h置换一次。
[0020]如上所述，本专利技术的气凝胶织物及其制备方法，具有以下有益效果：
[0021](1)本专利技术的气凝胶织物通过增设防护层，提升了其抗冲击性能及与基材之间的结合力。
[0022](2)本专利技术采用层间结合方法，使各组分形成三明治结构的复合材料，整体改善了气凝胶织物的性能。
[0023](3)本专利技术采用双组分涂料制得的防护层能够显著提升防护涂料与毡附着力，同时提升耐冲击性能。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的气凝胶织物的结构示意图，其中，1为针刺，2为背胶层，3为防护层，4为防护层。
具体实施方式
[0025]以下通过特定的具体实例对本专利技术进行进一步的说明，但需要指出的是本专利技术的实施例中所描述的具体的物料配比、工艺条件及结果等仅用于说明本专利技术，并不能以此限制本专利技术的保护范围，凡是根据本专利技术的精神实质所作的等效变化或修饰，都应该涵盖在本专利技术的保护范围内。需要注意的是，除特别说明外，本专利技术所述“wt％”份数均指质量百分比。
[0026]本专利技术提供一种气凝胶织物，该气凝胶织物依次包括通过针刺固定的背胶层、气凝胶针刺毡层和防护层，背胶层采用硅胶，气凝胶针刺毡层采用二氧化硅气凝胶针刺毡层，防护层采用聚脲和/或聚氨酯，防护层由双组分涂料制备而得，针刺采用芳纶纤维，针刺的密度≥1个/cm2。
[0027]另一个方面，本专利技术还提供如上所述的的气凝胶织物的制备方法，包括：
[0028]在背胶层上制备气凝胶针刺毡层，得到中间体，随后在中间体上制备防护层，接着在表面铺设真空套膜后抽真空并封口，然后通过针刺固定背胶层、气凝胶针刺毡层和防护层，即得气凝胶织物；
[0029]其中，制备气凝胶针刺毡层包括：将气凝胶、针刺毡和溶剂混合后，保护气体气氛下熟化，熟化包括：先于45
‑
55℃下处理18
‑
30h,在此过程中进行溶剂置换，随后于55
‑
65℃下处理3
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5h，接着于95
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105℃下处理15
‑
18h。
[0030]下面通过具体的例举实施例以详细说明本专利技术。同样应理解，以下实施例只用于对本专利技术进行具体的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域的技术人员根据
本专利技术的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本专利技术的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
[0031]实施例1
[0032]一种气凝胶织物，具体采用以下原料按照以下步骤制备得到：
[0033]将正四硅酸四乙酯10kg、甲基三甲氧基硅烷20kg、去离子水40kg和无水乙醇60kg置于反应釜内，搅拌；混合均匀后，加入水玻璃70kg，搅拌；混合均匀后，滴加0.1mol/L的盐酸溶液，调节pH至2.8，密封，充氮气保护，继续搅拌60min，搅拌完成后，滴加0.1mol/L的氨水溶液，调节pH至7，待pH到达7后停止搅拌，静置30min，得到凝胶；
[0034]将凝胶装入盛有100kg乙醇的水槽中，加入100kg玻璃纤维针刺毡(厚度10mm，克重450g/
㎡
，Z轴方向纤维含量15％)，密封，充氮气保护，随后50℃保温箱内熟化24h，在此期间每2h，用乙醇置换一次析出的水，待含水率≤5wt％，用正己烷置换乙醇，置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气凝胶织物，其特征在于，所述气凝胶织物依次包括通过针刺固定的背胶层、气凝胶针刺毡层和防护层。2.如权利要求1所述的气凝胶织物，其特征在于，所述背胶层采用硅胶。3.如权利要求1所述的气凝胶织物，其特征在于，所述气凝胶针刺毡层采用二氧化硅气凝胶针刺毡层。4.如权利要求1所述的气凝胶织物，其特征在于，所述防护层采用聚脲和/或聚氨酯。5.如权利要求1所述的气凝胶织物，其特征在于，所述防护层由双组分涂料制备而得。6.如权利要求1所述的气凝胶织物，其特征在于，所述针刺采用芳纶纤维。7.如权利要求1所述的气凝胶织物，其特征在于，所述针刺的密度≥1个/cm2。8.权利要求1
‑
7任一项所述的气凝胶织物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，陶佳栋，陈勇强，缐芳，王纲，王瑞星，刘波，刘洋，高超，盖成龙，
申请(专利权)人：胜利新大新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：