一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料及其制備方法
【專利說明】一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料及其制備方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料及其制備方法，屬于有機氣凝膠技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]氣凝膠是目前已知的最輕的固體材料，具有連續(xù)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)其成分可以分為:無機氣凝膠、有機氣凝膠和碳氣凝膠。同時氣凝膠是公認的一種新型的輕質(zhì)納米多孔非晶固態(tài)材料。氣凝膠獨特的納米結(jié)構(gòu)使其在力學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)等方面的應(yīng)用有明顯的優(yōu)勢，例如其具有高孔隙率、高比表面積、低密度、低折射率、低熱導(dǎo)率、低聲阻抗、低彈性模量、強吸附性能等特性。目前對氣凝膠的研究主要集中在熱學(xué)、電子、吸附等領(lǐng)域，研究最多的是無機氣凝膠中的二氧化硅氣凝膠，研究最多的有機氣凝膠是間苯二酚-甲醛氣凝膠。就目前對氣凝膠的研究方向主要集中在氣凝膠的制備工藝上，而對氣凝膠復(fù)合材料的研究較少，且制備工藝復(fù)雜，成本較高。
[0004]申請?zhí)?6196880.X提供了一種含有纖維的氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，制備工藝中需要用到一種粘結(jié)劑(聚乙烯醇縮丁醛或聚乙烯醇)，粘合時需加壓加熱，且工藝中原料的混合需在高溫高壓下壓制混合，制備工藝復(fù)雜，條件要求茍1刻，成本較高；申請?zhí)?01510330499.7采用離子液體加熱攪拌后，冷凍干燥的方法成功制備出可應(yīng)用于隔音隔熱領(lǐng)域的再生纖維素-氣凝膠復(fù)合材料，得到的氣凝膠復(fù)合材料的孔隙率為12?23%，但是其制備工藝中的加熱攪拌階段攪拌時間過長(2-4h)，冷凍干燥需反復(fù)進行，制備工藝復(fù)雜，成本高；申請?zhí)?01510458672.1用聚脲氣凝膠成功制成了不同形狀的隔音耳塞，取得了較好的隔音效果，但是只是采用單純的聚脲氣凝膠制成；申請?zhí)?01510710928.3將聚脲氣凝膠與其他建筑材料復(fù)合制成了一種隔音保溫建筑材料，但是只是將聚脲氣凝膠的隔音保溫特性應(yīng)用到了建筑材料上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料及其制備方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法，將有機固化劑、有機溶劑、催化劑和水混合，充分攪拌均勻得混合溶液;將混合溶液噴涂到纖維基材上，得到有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料。
[0007]所述的一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法，所述有機固化劑(g)、有機溶劑(mL)、催化劑(yL)和水(yL)的單位份量比為1:2:40:20-1:10:15:60ο
[0008]所述的一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法，所述有機固化劑為六亞甲基二異氰酸酯三聚體、環(huán)氧樹脂、乙烯基酰胺、氰酸酯、叔胺或丙烯酸酯中的一種或幾種。
[0009]所述的一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法所述有機溶劑為乙醇、丙酮、乙腈、異丙醇或DMF中的一種或幾種。
[0010]所述的一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法，所述催化劑為聚氨酯、三乙胺或DMSO中的一種或幾種。
[0011]所述的一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法，所述纖維基材為玻璃纖維、木質(zhì)纖維、尼龍或PP纖維。
[0012]所述的一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法，噴涂采用毛刷或塑料噴壺，或采用直接浸泡的方法。
[0013]所述的制備方法制備得到的一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明的制備方法簡單、成本較低，采用纖維材料作為基材，采用噴涂、浸泡、刷涂等方式是有機氣凝膠與纖維基材穩(wěn)定的結(jié)合在一起，且有機氣凝膠在纖維基材上有一定的厚度;制備得到的有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料具有很好的隔音保溫功能。
[0015]制備得到的有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料相關(guān)參數(shù)如下:
納米纖維平均直徑:20nm至200 nm；
比表面積大，lm2/g-200 m2/g;
密度低，質(zhì)量輕，5 kg/m3- 400 kg/m3；
孔隙率:60-99.9%。
【附圖說明】
[0016]圖1是有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的電子顯微鏡SEM圖。
[0017]圖2是有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的光學(xué)顯微鏡圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0019]實施例1
一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法，將有機固化劑六亞甲基二異氰酸酯三聚體12g、有機溶劑丙酮96 mL、水0.4 mL和催化劑聚氨酯0.03 mL充分攪拌混合均勻，獲得密度范圍為I kg/m3- 40 kg/m3的有機納米氣凝膠溶液，直接用噴霧式噴壺噴涂到PP纖維上。噴涂完成后，待室溫反應(yīng)3小時后，自然風(fēng)干即可。獲得的多孔納米材料的平均孔徑為50nm，納米纖維平均直徑為lOOnm，比表面積為100m2/g，密度為8kg/m3，孔隙率為90%。
[0020]圖1是有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的電子顯微鏡SEM圖。如圖所示，有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料為納米纖維狀的多孔納米材料。
[0021]圖2是有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的光學(xué)顯微鏡圖。如圖所示，可以看到有機氣凝膠與纖維基材很好的結(jié)合在一起，氣凝膠大多以纖維結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，且沿基材纖維分布。
[0022]實施例2
將有機固化劑環(huán)氧樹脂8g、有機溶劑乙腈16mL、水0.16 mL、催化劑三乙胺0.32mL充分攪拌混合均勻，獲得密度范圍為I kg/m3- 40 kg/m3的有機納米氣凝膠溶液，用毛刷刷到尼龍纖維上。刷完后，待室溫反應(yīng)5小時后，自然風(fēng)干即可。獲得的多孔納米材料的平均孔徑為70 nm，納米纖維平均直徑為140nm，比表面積為120m2/g，密度為6kg/m3，孔隙率為95%。
[0023]實施例3
將有機固化劑氰酸酯16g、有機溶劑無水乙醇120mL、水0.72 mL、催化劑DMSO 0.18mL充分攪拌混合均勻，獲得密度范圍為I kg/m3- 40 kg/m3的有機納米氣凝膠溶液，直接將木質(zhì)纖維浸泡在所得溶液中，浸泡反應(yīng)I天后，自然風(fēng)干即可。獲得的多孔納米材料的平均孔徑為45 nm，納米纖維平均直徑為70nm，比表面積為80m2/g，密度為10kg/m3，孔隙率為80%。
[0024]實施例4
將有機固化劑叔胺16g、有機溶劑異丙醇96mL、水0.32 mL、催化劑三乙胺0.24 mL充分攪拌混合均勻，獲得密度范圍為I kg/m3- 40 kg/m3的有機納米氣凝膠溶液，直接將木質(zhì)纖維浸泡在所得溶液中，浸泡反應(yīng)I天后，自然風(fēng)干即可。獲得的多孔納米材料的平均孔徑為45 nm，納米纖維平均直徑為70nm，比表面積為80m2/g，密度為10kg/m3，孔隙率為85%。
[0025]實施例5
將有機固化劑丙烯酸酯12g、有機溶劑DMF 70mL、水0.24mL、催化劑三乙胺0.18mL充分攪拌混合均勻，獲得密度范圍為I kg/m3- 40 kg/m3的有機納米氣凝膠溶液，直接將木質(zhì)纖維浸泡在所得溶液中，浸泡反應(yīng)I天后，自然風(fēng)干即可。獲得的多孔納米材料的平均孔徑為45 nm，納米纖維平均直徑為70nm，比表面積為100m2/g，密度為10kg/m3，孔隙率為85%。
[0026]實施例6
將有機固化劑乙烯基酰胺12g、有機溶劑異丙醇120mL、水0.72 mL、催化劑三乙胺
0.18mL充分攪拌混合均勻，獲得密度范圍為I kg/m3- 40 kg/m3的有機納米氣凝膠溶液，直接將木質(zhì)纖維浸泡在所得溶液中，浸泡反應(yīng)I天后，自然風(fēng)干即可。獲得的多孔納米材料的平均孔徑為45 nm，納米纖維平均直徑為50nm，比表面積為100m2/g，密度為10kg/m3，孔隙率為 95%。
[0027]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，將有機固化劑、有機溶劑、催化劑和水混合，充分攪拌均勻得混合溶液;將混合溶液噴涂到纖維基材上，得到有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述有機固化劑(g)、有機溶劑(mL)、催化劑(yL)和水(yL)的單位份量比為1:2:40: 20?1:10:15:60。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述有機固化劑為六亞甲基二異氰酸酯三聚體、環(huán)氧樹脂、乙烯基酰胺、氰酸酯、叔胺或丙烯酸酯中的一種或幾種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑為乙醇、丙酮、乙腈、異丙醇或DMF中的一種或幾種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述催化劑為聚氨酯、三乙胺或DMSO中的一種或幾種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述纖維基材為玻璃纖維、木質(zhì)纖維、尼龍或PP纖維。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，噴涂采用毛刷或塑料噴壺，或采用直接浸泡的方法。8.—種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料，由以上1-7任一權(quán)利要求所述的制備方法制備得到。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料的制備方法。將有機固化劑、有機溶劑、催化劑和水混合，充分攪拌均勻得混合溶液；將混合溶液噴涂到纖維基材上，得到有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料。本發(fā)明的制備方法簡單、成本較低，采用纖維材料作為基材，采用噴涂、浸泡、刷涂等方式是有機氣凝膠與纖維基材穩(wěn)定的結(jié)合在一起，且有機氣凝膠在纖維基材上有一定的厚度；制備得到的有機氣凝膠-纖維復(fù)合材料具有很好的隔音保溫功能。
【IPC分類】D06M101/34, D06M13/364, D06M101/20, D06M15/55, D06M13/224, D06M13/325, D06M101/04, D06M13/41, D06M13/395
【公開號】CN105586770
【申請?zhí)枴緾N201610120440
【發(fā)明人】孫偉, 唐皓, 朱春蓉
【申請人】張家港萬眾一芯生物科技有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年3月3日