【技术实现步骤摘要】
本申请涉及气凝胶材料制备领域，特别是涉及一种芳纶微纳米纤维气凝胶材料及其制备方法。
技术介绍
1、气凝胶是世界上密度最低的固体材料，具有表面积大、孔隙率高等特点。因此气凝胶材料在隔热、隔音、过滤、吸附、催化等领域具有广泛应用前景。间位芳纶是一类高强度、耐热、化学性质稳定的聚合物，其重复单元包含由酰胺基团连接在一起的苯环。间位芳纶具有突出的耐高温性、绝缘性和阻燃性，主要应用于高温防护服、电绝缘和高温过滤等领域。因此，将间位芳纶制备成微纳米纤维气凝胶材料，用于上述领域，是一个极具应用前景的方向。但是，由于间位芳纶的分子内氢键含量高，分子链容易通过氢键高度交联，在极性溶剂中溶解度小。想要把常见的又粗又短的间位芳纶纤维制备成微纳米纤维气凝胶非常困难。
2、目前制备间位芳纶纳米纤维的方法主要是将粗的间位芳纶其放入溶剂中，浸泡5至7天，使间位芳纶纳米纤维的直径变细，形成间位芳纶纳米纤维。
3、现有得到的间位芳纶纳米纤维依然是短纤维，无法形成长纳米纤维，制备长纳米纤维的后续加工复杂，且难度大，限制了间位芳纶纳米纤维的实际应用。
技术实现思路
1、本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。
2、根据本申请的一个方面，提供了一种芳纶微纳米纤维气凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
3、s1配制可纺性溶液：
4、在预设温度下，将卤盐放入溶剂中搅拌至均匀溶解，再加入间位芳纶，搅拌至均匀溶解，得到可纺性溶液。
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6、将可纺性溶液使用离心纺丝法纺制成微纳米纤维，所述微纳米纤维经过堆叠收集得到的间位芳纶微纳米纤维；
7、s3去掉间位芳纶微纳米纤维中的杂质：
8、将收集得到的间位芳纶微纳米纤维进行超声清洗，再进行干燥，得到芳纶微纳米纤维气凝胶材料。
9、所述卤盐选自氯化锂、氯化钙、溴化锂、溴化钠、溴化钙和溴化钾中的至少一种。
10、所述溶剂选自二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
11、所述间位芳纶、溶剂、卤盐的质量比为1：5～10:0.3～0.6。
12、所述预设温度为50～80℃；所述干燥的温度为100-150℃，所述干燥的时间为20-40分钟，所述超声清洗的时间为5-30分钟。
13、所述纺制与收集间位芳纶微纳米纤维包括：
14、(1)将可纺性溶液注入储液罐中，储液罐在电机驱动下，高速旋转，旋转方向不受限制，可正转可反转，将可纺性溶液从储液罐下部设置的针头处喷出，形成微纳米纤维；
15、(2)开启供风单元，使用供风单元将所述微纳米纤维吹落到收集单元，堆叠收集得到的间位芳纶微纳米纤维。
16、所述供风单元设置于储液罐的上方；用于提供垂直于喷出可纺性溶液方向的气流，通过供风单元提供的气流与储液罐自身旋转产生的气流对微纳米纤维会产生斜向下的作用合力，所述作用合力的方向与水平方向夹角为30～45°；
17、所述储液罐的旋转速度为2500-10000转/分钟；
18、所述供风单元的出风速度为1～4m/s。
19、所述供风单元提供的空气湿度控制在20％～60％rh；温度为1～40℃。
20、本专利技术还提供一种制备芳纶微纳米纤维气凝胶材料所使用的装置，包括自上而下设置的供风单元、纺丝单元和收集单元；
21、所述供风单元，包括风扇、除湿机和空气箱，所述除湿机连接管道，所述管道布置在所述空气箱的顶端，所述风扇设置在所述空气箱内部的上端，所述空气箱的下端为敞开口；
22、所述纺丝单元，设置在所述供风单元的下方，包括两个以上的储液罐，每个所述储液罐上方连接一电机，每个所述储液罐的外围设有空气罩，所述电机和空气罩同轴设置，所述电机和所述空气罩设置在相应的滑轨上；
23、所述收集单元，设置在所述纺丝单元的下方，包括滚轴、传送带和多孔收集板，所述传送带上设有多孔收集板，所述多孔收集板位于空气罩的下方，所述滚轴设置在所述传送带的两端。
24、所述空气罩呈倒漏斗状放置，所述风扇将干燥的空气从正上方垂直吹入空气罩，所述空气罩的上端开口直径小于下端开口的直径，所述空气罩的上端开口直径大于储液罐旋转直径。
25、所述纺丝单元还包括：针头、针头安装管和罐体固定罩；
26、所述针头可拆卸的安装于所述针头安装管上；
27、所述针头安装管与所述储液罐螺纹连接；
28、所述罐体固定罩包裹于所述储液罐的外部；
29、所述针头通过所述罐体固定罩预设的针头孔，并延伸到所述罐体固定罩的外部；
30、所述储液罐的内圈为正多边形形状，所述针头安装管的安装位置与所述储液罐内圈的顶点的位置对应。
31、本专利技术通过制备卤盐和溶剂的混合液，使用混合液将间位芳纶完全溶解，形成一种具有可纺性的溶液，然后利用离心纺丝法将其纺制成超长的微纳米纤维，再对其进行堆叠，形成间位芳纶微纳米纤维气凝胶。本专利技术采用离心纺丝法，相比现有的静电纺丝法和气流纺丝法，供料速率最高可以达到3072ml/h，具有生产效率高的优点，本专利技术无需超临界干燥或液氮冷冻干燥，能耗更低。
32、本专利技术在纺丝过程中，考虑到了更多影响溶液可纺性的因素，如，纺丝环境温度、湿度等，为了稳定高效的生产，本专利技术在实际生产过程中控制湿度和温度，温度优选为室温25℃，以此确保生产过程中制备材料的稳定性、连续性。
33、根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。
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1.一种芳纶微纳米纤维气凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述卤盐选自氯化锂、氯化钙、溴化锂、溴化钠、溴化钙和溴化钾中的至少一种；或/和，所述溶剂选自二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述间位芳纶、溶剂、卤盐的质量比为1：5～10:0.3～0.6。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预设温度为50～80℃；所述干燥的温度为100-150℃，所述干燥的时间为20-40分钟；所述超声清洗的时间为5-30分钟。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述纺制与收集间位芳纶微纳米纤维包括：(1)将可纺性溶液注入储液罐中，储液罐在电机驱动下高速旋转，将可纺性溶液从储液罐下部设置的针头处喷出，形成微纳米纤维；
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述供风单元设置于储液罐的上方；用于提供垂直于喷出可纺性溶液方向的气流，通过供风单元提供的气流与储液罐自
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述供风单元提供的空气湿度控制在20％～60％RH，温度为1～40℃。
8.一种权利要求1-7任一项所述的制备方法使用的装置，其特征在于，包括自上而下设置的供风单元、纺丝单元和收集单元；
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述空气罩呈倒漏斗状放置，所述风扇将干燥的空气从正上方垂直吹入空气罩，所述空气罩的上端开口直径小于下端开口的直径，所述空气罩的上端开口直径大于储液罐旋转直径。
10.根据权利要求9或8所述的装置，其特征在于，所述纺丝单元还包括：针头、针头安装管和罐体固定罩；
...【技术特征摘要】
1.一种芳纶微纳米纤维气凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述卤盐选自氯化锂、氯化钙、溴化锂、溴化钠、溴化钙和溴化钾中的至少一种；或/和，所述溶剂选自二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述间位芳纶、溶剂、卤盐的质量比为1：5～10:0.3～0.6。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预设温度为50～80℃；所述干燥的温度为100-150℃，所述干燥的时间为20-40分钟；所述超声清洗的时间为5-30分钟。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述纺制与收集间位芳纶微纳米纤维包括：(1)将可纺性溶液注入储液罐中，储液罐在电机驱动下高速旋转，将可纺性溶液从储液罐下部设置的针头处喷出，形成微纳米纤维；
<...【专利技术属性】
技术研发人员：李臻，刘行勇，周剑，孔娜，
申请(专利权)人：佛山市中柔材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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