【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于防火隔热材料，具体涉及一种sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、面对复杂的火场环境，消防员进行的救援活动主要是在火场周边进行救援活动、靠近火源进行救援活动以及穿梭火场接触火源进行救援活动这3种方式，火场热环境中的温度一般为60～1100℃，而其辐射热为115～200kw/m2，这就需要配备防护等级高的避火服，避免在恶劣的救援环境下遭受伤害，提高工作效率，提升安全保障。
2、避火服面料结构应用较多的消防服主要有四层结构设计，由外层、防水透气层、隔热层和衬里层组成。其中：外层面料具有优良的阻燃、耐热性能；防水透气层紧贴外层织物，不仅能够防止外界水进入，而且可以将人体产生的水蒸气排出；隔热层起到阻止外界热量传导的作用；衬里层主要是使穿着者更加舒适。多层结构使得灭火防护服具有优良的阻燃、隔热、抗辐射热渗透等性能，但与此同时也使得灭火防护服的重量增加、透气性减弱等。
3、现有的阻燃纤维基布有pmia、酚醛纤维和pbo等，这些有机纤维热解温度均低于600℃，无法满足复合织物使用环境的要求。对于隔热层部分，气凝胶是一种非常出色的隔热材料，其具有纳米级孔隙的网状结构，这些孔隙的大小在1～100nm之间，在气凝胶材料的组成中气体占了96％，孔隙率最高可达99.8％，密度最小为0.003g/cm3，仅有空气的2.75倍，且热导系数极低，只有0.013w/(m·k)，仅为静止空气的一半，光透过率极高可达99％。气凝胶的纳米多孔结构赋予其高比表面积、低导热系数、优异的绝
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物及其制备方法和应用，本专利技术提供的sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物具有优异的耐高温和反射热辐射的能力，能够实现防火、隔热功能。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物，包括玄武岩纤维织物、通过氢键结合在所述玄武岩纤维织物表面及孔隙中的sio2气凝胶和通过有机硅树脂固化剂结合在所述sio2气凝胶表面的tio2反射层。
4、优选的，所述sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物的厚度为2～8mm，密度为2500～3500kg/m3，允许工作温度为200～350℃，比热容为0.1～0.2kj/(kg·℃)，热导率为0.04～0.1w/(m·℃)。
5、本专利技术还提供了上述技术方案所述sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物的制备方法，包括以下步骤：
6、将第一硅溶胶和聚乙烯醇水溶液混合所得混合液进行静电纺丝，得到聚乙烯醇-sio2纤维膜；
7、将所述聚乙烯醇-sio2纤维膜进行煅烧，所得sio2纤维膜破碎后和水混合进行分散，得到sio2纤维分散液；
8、将玄武岩纤维织物在所述sio2纤维分散液和第二硅溶胶的混合液中进行第一浸渍，所得第一浸渍混合液冷冻干燥，得到sio2气凝胶/玄武岩复合织物；
9、将所述sio2气凝胶/玄武岩复合织物在纳米tio2粉和有机硅树脂固化剂的混合液中进行第二浸渍，所得第二浸渍混合液固化，得到sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物。
10、优选的，所述第一硅溶胶和聚乙烯醇水溶液的质量比为1:1～3；所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量为水质量的5～15％。
11、优选的，所述静电纺丝的条件包括：纺丝电压为16～20kv，针头规格为18～24g，纺丝液速度为1.0～1.5ml/h，接收距离为15～21cm，环境温度为19～25℃，环境湿度为20～25％。
12、优选的，所述煅烧的温度为800～1000℃；所述煅烧的保温时间为1～3h。
13、优选的，所述sio2纤维分散液中sio2纤维膜的浓度为5～15mg/ml。
14、优选的，所述纳米tio2粉的质量为有机硅树脂固化剂质量的1～15％。
15、优选的，所述固化包括第一阶段固化、升温和第二阶段固化；所述第一阶段固化的温度为60～80℃；所述第一阶段固化的保温时间为1～2h；所述第二阶段固化的温度为90～120℃；所述第二阶段固化的保温时间为1～3h。
16、本专利技术还提供了上述技术方案所述sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物或上述技术方案所述制备方法制备的sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物在避火服中的应用。
17、本专利技术提供了一种sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物，包括玄武岩纤维织物、通过氢键结合在所述玄武岩纤维织物表面及孔隙中的sio2气凝胶和通过有机硅树脂固化剂结合在所述sio2气凝胶表面的tio2反射层。
18、本专利技术提供的sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物中玄武岩纤维织物不燃、耐高温(1100℃)，具有优异的防火性能，sio2气凝胶由于其内部的纳米尺度孔洞骨架，具有良好的隔热性能，但其抑制高温辐射的性能很差；针对高温下的反射热辐射性能差的问题，本专利技术加入tio2作为反射功能填料，纳米tio2颗粒对辐射有较强的散射和吸收作用，能显著增大材料的整体消光系数，抑制高温辐射，提高反射热辐射能力，解决高温下的隔热问题。本专利技术利用防火性能优异的玄武岩纤维织物、sio2气凝胶的三维网络结构和纳米tio2颗粒组合，形成良好的防火隔热复合材料，其作为避火服的最外层面料能实现防火、隔热功能。
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1.一种SiO2气凝胶/TiO2-玄武岩防火隔热复合织物，其特征在于，包括玄武岩纤维织物、通过氢键结合在所述玄武岩纤维织物表面及孔隙中的SiO2气凝胶和通过有机硅树脂固化剂结合在所述SiO2气凝胶表面的TiO2反射层。
2.根据权利要求1所述的SiO2气凝胶/TiO2-玄武岩防火隔热复合织物，其特征在于，所述SiO2气凝胶/TiO2-玄武岩防火隔热复合织物的厚度为2～8mm，密度为2500～3500kg/m3，允许工作温度为200～350℃，比热容为0.1～0.2KJ/(kg·℃)，热导率为0.04～0.1W/(m·℃)。
3.权利要求1或2所述SiO2气凝胶/TiO2-玄武岩防火隔热复合织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一硅溶胶和聚乙烯醇水溶液的质量比为1:1～3；所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量为水质量的5～15％。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的条件包括：纺丝电压为16～20kV，针头规格为18～24G，纺丝液速度为1.0～1.5
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为800～1000℃；所述煅烧的保温时间为1～3h。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述SiO2纤维分散液中SiO2纤维膜的浓度为5～15mg/mL。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述纳米TiO2粉的质量为有机硅树脂固化剂质量的1～15％。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述固化包括第一阶段固化、升温和第二阶段固化；所述第一阶段固化的温度为60～80℃；所述第一阶段固化的保温时间为1～2h；所述第二阶段固化的温度为90～120℃；所述第二阶段固化的保温时间为1～3h。
10.权利要求1或2所述SiO2气凝胶/TiO2-玄武岩防火隔热复合织物或权利要求3～9任一项所述制备方法制备的SiO2气凝胶/TiO2-玄武岩防火隔热复合织物在避火服中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物，其特征在于，包括玄武岩纤维织物、通过氢键结合在所述玄武岩纤维织物表面及孔隙中的sio2气凝胶和通过有机硅树脂固化剂结合在所述sio2气凝胶表面的tio2反射层。
2.根据权利要求1所述的sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物，其特征在于，所述sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物的厚度为2～8mm，密度为2500～3500kg/m3，允许工作温度为200～350℃，比热容为0.1～0.2kj/(kg·℃)，热导率为0.04～0.1w/(m·℃)。
3.权利要求1或2所述sio2气凝胶/tio2-玄武岩防火隔热复合织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一硅溶胶和聚乙烯醇水溶液的质量比为1:1～3；所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量为水质量的5～15％。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的条件包括：纺丝电压为16～20kv，针头规格...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘淑强，吴改红，李慧敏，张曼，贾潞，李甫，张钰晶，杨智超，刘霞，李诗雨，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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