【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源汽车，更具体地，涉及一种二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料及制备方法和应用。
技术介绍
1、随着新能源汽车渗透率的不断提升，动力电池尤其是锂离子电池产业也保持了高速增长，而长续航、低能耗和高安全性逐步成为影响用户买车的关键因素。目前防止电池热失控主要采用云母板、气凝胶、陶瓷化阻燃材料等，实现隔热防火，绝缘隔热，减缓或阻断热失控事件蔓延扩散。
2、由于云母板是刚性材料、具有一定脆性不易变形，不易与电池充分贴合，且密度较大，不利于轻量化和电池能量密度的提升；气凝胶成本昂贵，无法承受热失控时电池爆炸产生的高温，且使用中气凝胶颗粒和粉尘容易脱落，极易对环境造成污染；陶瓷化阻燃材料制备工艺复杂，获得混炼胶后需压延机压延成型、再进行硫化处理，高温火焰烧结获得的多孔性的自支撑陶瓷体隔热效果一般。
3、cn109294203b中公开了一种成本低廉、抗氧化性能、耐溶剂性、耐紫外老化性、抗辐射性、耐候性好，机械力学性能佳、阻燃效果优异的阻燃防火材料制备方法，但主链苯基硅烷金刚烷类聚苯醚预聚体的制备中需要用到甲苯作为反应原料，即将双(4-溴苯基)二苯基硅烷、4,4′-(1,3-金刚烷二基)二苯酚与高沸点溶剂和甲苯反应，制得主链苯基硅烷金刚烷类聚苯醚预聚体，而甲苯的毒性较强，可能会引起呼吸困难、头疼等危害。
4、cn208843986u公开了一种外护部、内护部、填充部和中间层的阻燃防火材料，所述外护部包括有第一绝缘层和第二绝缘层，第一绝缘层和第二绝缘层分别粘接在内护部的第一阻燃层和第二阻燃层上
5、因此，针对上述技术问题，有必要提供一种二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料及制备方法，用做动力电池防火隔热材料等，满足轻量化、防火阻燃、耐高温、电绝缘、易于加工组装、绝缘及低成本等要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出一种二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料及制备方法和应用。本专利技术结合静电纺丝技术及水热法，将二氧化硅负载至多孔的氧化铝纳米纤维中，大大降低了防火隔热材料的密度，实现了节能减排、轻量化以及提升材料性能的目的。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
3、s1：将铝源、致孔剂、高分子聚合物和有机溶剂混合并进行搅拌和超声处理，得到溶胶凝胶纺丝液；利用所述溶胶凝胶纺丝液进行静电纺丝得到铝的前驱体/聚合物纤维薄膜并煅烧，得到莫来石结构的氧化铝纤维多孔碳纳米纤维薄膜；
4、s2：将所述莫来石结构的氧化铝纤维多孔碳纳米纤维薄膜浸润到含硅源的水热溶液中进行水热反应，得到水热产物并依次进行洗涤、干燥和煅烧，得到所述二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料。
5、根据本专利技术，优选地，所述铝源为仲丁醇铝、硝酸铝、异丙醇铝、氯化铝、硝酸铝、甲酸铝和乙酸铝中的至少一种。
6、根据本专利技术，优选地，所述致孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷、聚丙交酯和聚丙烯腈中的至少一种。
7、根据本专利技术，优选地，所述高分子聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯中的至少一种。
8、根据本专利技术，优选地，所述有机溶剂为二甲基亚砜、乙醇、二甲基甲酰胺、乙二醇、正丁醇和异丙醇中的至少一种。
9、根据本专利技术，优选地，以所述溶胶凝胶纺丝液的总重量计，所述铝源的含量为30-40％、致孔剂的含量为5-10％、高分子聚合物的含量为15-30％，其余为有机溶剂。
10、根据本专利技术，优选地，在步骤s1中：
11、搅拌的温度为15-30℃；
12、所述超声处理的时间为4-8h；
13、所述煅烧的条件包括：惰性氛围；温度范围为800-1100℃，保温2-4h后自然冷却至20-30℃，即室温。
14、根据本专利技术，优选地，所述惰性氛围为氩气和/或氮气，所述惰性氛围的温度优选为1100℃。
15、根据本专利技术，优选地，所述含硅源的水热溶液的制备方法包括：将碱性化合物与水混合，得到水热溶液；将硅源溶液与所述水热溶液混合搅拌均匀，得到所述含硅源的水热溶液。
16、根据本专利技术，优选地，所述硅源溶液为硅溶胶；或者，所述硅源溶液为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯和正硅酸丁酯中的至少一种与乙醇的混合溶液，且所述硅源溶液中的硅源的质量分数为10-40％。
17、根据本专利技术，优选地，所述碱性化合物为naoh、koh、nahco3、naco3、k2co3和khco3中的至少一种，所述水热溶液中的碱性化合物的摩尔分数为2-12mol/l。
18、根据本专利技术，优选地，所述硅源溶液与所述水热溶液的用量比为(70-85)：(15-30)。
19、根据本专利技术，优选地，在步骤s2中：
20、所述水热反应的条件包括：温度为150-230℃，时间为12-36h，水热产物自然冷却至20-30℃，即室温，以保证二氧化硅纳米结构在氧化铝纤维上的生长及均匀负载；
21、所述干燥的设备为真空干燥箱，所述干燥的温度为40-60℃，所述干燥的时间为3-6h；
22、所述煅烧的条件包括：设备为碳化炉；气体氛围为空气、氩气、氧气和氮气中的至少一种，优选空气；温度范围为550-650℃，保温1-2h后自然冷却至20-30℃。
23、根据本专利技术，优选地，所述二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的厚度可低至2mm，体积密度低于1g/cm3。
24、本专利技术还提供了所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法制备得到的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料。
25、本专利技术还提供了所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料作为动力电池防火隔热材料、航空航天防火隔热材料和催化剂载体中的至少一种的应用。
26、本专利技术的技术方案的有益效果如下：
27、本专利技术在静电纺丝后通过高温煅烧获得氧化铝均匀分布的多孔碳纳米纤维薄膜，高温煅烧后的薄膜的纳米纤维直径减小，使薄膜具有优异的物理化学性能，纤维薄膜的多孔的纤维结构同时具有超常的耐热性、极低的热导率和优异的化学稳定性，品质均匀、可靠及稳定性好。
28、本专利技术通过水热及高温煅烧后获得均匀、结晶性好的莫来石结构氧化铝-二氧化硅纤维材料，负载纳米二氧化硅提高了材料的强度、延伸率、韧性、防老化、抗磨擦着火以及延长寿命等，厚度可低至2mm，体积密度低于1g/cm本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法，其中，
3.根据权利要求1或2所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法，其中，以所述溶胶凝胶纺丝液的总重量计，所述铝源的含量为30-40％、致孔剂的含量为5-10％、高分子聚合物的含量为15-30％，其余为有机溶剂。
4.根据权利要求1所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法，其中，在步骤S1中：
5.根据权利要求4所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法，其中，所述惰性氛围为氩气和/或氮气。
6.根据权利要求1所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法，其中，所述含硅源的水热溶液的制备方法包括：将碱性化合物与去离子水混合，得到水热溶液；将硅源溶液与所述水热溶液混合搅拌均匀，得到所述含硅源的水热溶液；
7.根据权利要求1所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法，其中，在步骤
8.根据权利要求1所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法，其中，所述二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的厚度可低至2mm，体积密度低于1g/cm3。
9.权利要求1-8中任意一项所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法制备得到的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料。
10.权利要求9所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料作为动力电池防火隔热材料、航空航天防火隔热材料和催化剂载体中的至少一种的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法，其中，
3.根据权利要求1或2所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法，其中，以所述溶胶凝胶纺丝液的总重量计，所述铝源的含量为30-40％、致孔剂的含量为5-10％、高分子聚合物的含量为15-30％，其余为有机溶剂。
4.根据权利要求1所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法，其中，在步骤s1中：
5.根据权利要求4所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方法，其中，所述惰性氛围为氩气和/或氮气。
6.根据权利要求1所述的二氧化硅负载多孔氧化铝纳米纤维柔性材料的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙江曼，孙垒，
申请(专利权)人：北京汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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