【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超级电容器，具体涉及一种聚酰亚胺/细菌纤维素/二氧化硅的隔热阻燃气凝胶及其应用。
技术介绍
1、相变材料的主要类型为有机相变材料，有机物自身具有可燃性，并且相变材料的基本相变性能需要在受热条件下体现，与此同时相变材料的主要应用场景为建筑领域。因此，相变材料除了需要具备高储热性能，还需要具备阻燃性能、力学性能、疏水性能。
2、针对相变材料的吸附量低导致的低潜热问题，可以采用孔隙大小合适的气凝胶材料作为封装载体进行改善。例如，现有技术1(sun,k.,et al.,photo-triggeredhierarchical porous carbon-based composite phase-change materials withsuperior thermal energy conversion capacity.acs sustainable chemistry&engineering,2020.8(8):p.3445-3453.)利用蔗糖和碳酸氢钠为原料合成了具有三维多孔结构的碳支撑材料，所得到的分层多孔结构的表面积为1118cm2/g。再通过将pw加载到这些多孔碳支撑材料中，成功构建了稳定的cpcm，pw的最大负载量为83.96％，并在1000次加热-冷却循环后，cpcm也能具有相对较高且稳定的相变焓152j/g。该技术方案虽然实现了对相变材料的高负载，但是，所采用的cpcm不具备抗压能力，并且不具备阻燃性能。
3、针对相变材料易燃的问题，可以采用具有阻燃性能的材质制备气凝胶，
4、1、疏水性差的问题，该技术问题直接导致mppcc无法满足耐候性的要求；
5、2、力学性能差的问题，该技术问题直接导致mppcc无法满足耐用性的要求。
6、针对相变材料力学性能低和疏水性差的问题，可以采用具有交联作用的疏水材料制备气凝胶进行改善。例如，现有技术3(nie y,yi x,zhao x,et al.fabrication andcharacterization of a high-strength polyimide/thermoplastic polyurethanecomposite aerogel with hydrophobicity and low thermal conductivity[j].langmuir,2023,39(28):9693-9702.)通过化学酰亚胺化结合冷冻干燥技术将tpu与pi交联，合成了pi/热塑性聚氨酯tpu复合气凝胶pi/tpu。利用该技术方案所得pi/tpu气凝胶的疏水性达到123.6°，导热系数达到29.51mw/m·k，在90％的压缩比例下，高压缩强度为1.29mpa。但是，该技术方案所采用的原料和工艺也并没有进一步针对阻燃性能进行改善，以及所得pi/tpu气凝胶的微观结构为无序结构，并且，孔隙分布不均匀，从而阻燃性能与现有技术2相近，同样无法满足应用要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种聚酰亚胺/细菌纤维素/二氧化硅的隔热阻燃气凝胶及其应用。针对现有技术存在的技术问题，通过以下原理进行解决：
2、1、pi作为阻燃材料，提供耐热性能和阻燃性能，在燃烧过程中提供碳保护壳，隔绝火焰的蔓延；
3、2、sio2作为疏水改性剂和结构增强材料，sio2二级网络结构的引入，可以有效增强气凝胶的支撑性能，赋予气凝胶疏水性能，无机sio2在燃烧后仍然能保持原有的微观形貌，有效提升气凝胶的结构稳定性，减小燃烧时的体积收缩；
4、3、bc作为交联剂和结构增强材料，bc链段中的羟基和paa羧基发生缩合反应并结合，从而交联形成三维网络结构，bc的引入，可以促进pi的均匀分散，减小气凝胶的收缩，从而保证气凝胶微观结构的规整性，提高气凝胶的力学性能；
5、4、定向冷冻技术作为改善气凝胶微观结构的加工方式，通过定向冷冻制得的气凝胶在微观形貌中呈现为有序的自下而上的层状结构，这种结构在竖直方向上表现为刚性，从而提升了气凝胶的力学性能。
6、为了上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
7、一种聚酰亚胺/细菌纤维素/二氧化硅的隔热阻燃气凝胶，以聚酰亚胺pi、细菌纤维素bc和二氧化硅sio2为原料，通过pi与bc共混、定向冷冻、冷冻干燥和热酰胺化制得pi/bc气凝胶，再通过sio2的自主装，在pi/bc气凝胶孔隙中形成二级网络结构得到聚酰亚胺/细菌纤维素/二氧化硅的隔热阻燃气凝胶，简称为pbs；其中，
8、所述pi为阻燃材料，为pbs赋予耐热性和阻燃性；
9、所述bc为柔性交联增强材料，为pi提供骨架增强作用，提升pbs的力学强度和形状稳定性；
10、所述sio2为无机二级网络骨架，为pbs提供疏水性并进一步增强支撑作用；
11、所得pbs具有隔热性能和阻燃性能、疏水性能以及力学性能。
12、所述隔热性能和阻燃性能为，导热系数为0.0399-0.0447w/(m·k)；最大热分解温度为234.56-238.66℃，最大热释放速率为23.9w/g，总热释放为2.7kj/g；
13、所述疏水性能为，pbs与水的接触角为127.0-130.3°；
14、所述力学性能为，最大压缩强度为25.24-26.32kpa。
15、一种聚酰亚胺/细菌纤维素/二氧化硅的隔热阻燃气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
16、步骤1，聚酰亚胺前驱体paa的制备，以4,4-二甲基二苯醚oda和均苯四甲酸酐pmda满足一定物质的量之比，首先本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺/细菌纤维素/二氧化硅的隔热阻燃气凝胶，其特征在于：以聚酰亚胺PI、细菌纤维素BC和二氧化硅SiO2为原料，通过PI与BC共混、定向冷冻、冷冻干燥和热酰胺化制得PI/BC气凝胶，再通过SiO2的自主装，在PI/BC气凝胶孔隙中形成二级网络结构得到聚酰亚胺/细菌纤维素/二氧化硅的隔热阻燃气凝胶，简称为PBS；其中，
2.根据权利要求书1所述的隔热阻燃气凝胶，其特征在于：所述隔热性能和阻燃性能为，导热系数为0.0399-0.0447W/(m·k)；最大热分解温度为234.56-238.66℃，最大热释放速率为23.9W/g，总热释放为2.7kJ/g。
3.根据权利要求书1所述的隔热阻燃气凝胶，其特征在于：所述疏水性能为，PBS与水的接触角为127.0-130.3°；所述力学性能为，最大压缩强度为25.24-26.32KPa。
4.一种聚酰亚胺/细菌纤维素/二氧化硅的隔热阻燃气凝胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
5.根据权利要求书4所述的隔热阻燃气凝胶，其特征在于：
6.根据权利要求书4所述的隔热阻燃气凝
7.根据权利要求书4所述的隔热阻燃气凝胶，其特征在于：
8.一种基于隔热阻燃气凝胶的复合相变材料的制备方法，其特征在于：基于真空浸渍法，首先，以PBS与正十八烷OD满足一定质量比，在一定条件下，将OD加热融化，然后，将PBS置于熔融的OD中，最后，在一定条件下进行真空浸渍，即可得到基于隔热阻燃气凝胶的复合相变材料，简称为PBS-OD。
9.根据权利要求书8所述复合相变材料的制备方法，其特征在于：
10.一种基于隔热阻燃气凝胶的复合相变材料的应用，其特征在于：所述复合相变材料的相变温度为23.75-33.59℃，相变潜热为229.66-240.56J/g；
...【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺/细菌纤维素/二氧化硅的隔热阻燃气凝胶，其特征在于：以聚酰亚胺pi、细菌纤维素bc和二氧化硅sio2为原料，通过pi与bc共混、定向冷冻、冷冻干燥和热酰胺化制得pi/bc气凝胶，再通过sio2的自主装，在pi/bc气凝胶孔隙中形成二级网络结构得到聚酰亚胺/细菌纤维素/二氧化硅的隔热阻燃气凝胶，简称为pbs；其中，
2.根据权利要求书1所述的隔热阻燃气凝胶，其特征在于：所述隔热性能和阻燃性能为，导热系数为0.0399-0.0447w/(m·k)；最大热分解温度为234.56-238.66℃，最大热释放速率为23.9w/g，总热释放为2.7kj/g。
3.根据权利要求书1所述的隔热阻燃气凝胶，其特征在于：所述疏水性能为，pbs与水的接触角为127.0-130.3°；所述力学性能为，最大压缩强度为25.24-26.32kpa。
4.一种聚酰亚胺/细菌纤维...
【专利技术属性】
技术研发人员：张焕芝，张峻豪，徐广鹏，回思樾，何海智，夏廷锋，孙立贤，徐芬，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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