本公開的各實(shí)施例涉及熱絕緣材料的，且具體而言，涉及熱絕緣氣凝膠復(fù)合纖維。

背景技術(shù)：

1、在天氣寒冷的地區(qū)，熱絕緣對(duì)于生存和舒適而言頗為重要，熱絕緣使得人類能夠保持體溫而無論周圍環(huán)境如何。熱絕緣存在于例如建筑墻體、冷卻系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)等許多產(chǎn)品中，然而熱絕緣最常見的用途是用于服裝中。在天氣寒冷時(shí)穿上合適的熱絕緣衣服可以幫助我們保持健康并減少所需的熱量。

2、氣凝膠是一種合成的多孔超輕材料，它是已知材料中導(dǎo)熱系數(shù)和密度最低的材料之一。氣凝膠優(yōu)異的熱絕緣性質(zhì)已廣泛用于冷卻、建筑和航空航天應(yīng)用中，然而氣凝膠在紡織工業(yè)中的使用仍然有限。氣凝膠最常見的是以大塊片材形式制備，并且來源于與常規(guī)紡織材料附著力差的無機(jī)材料。此外，由于需要大量加壓氣體，因此市售氣凝膠通常使用昂貴的超臨界干燥工藝制備。由于這些原因，氣凝膠在紡織品中的應(yīng)用僅限于大小足以將大塊氣凝膠片材放入其中的厚的服裝，例如夾克、背心或手套。這些產(chǎn)品的價(jià)格也非常昂貴。

3、本申請(qǐng)旨在通過引入一種生產(chǎn)氣凝膠增強(qiáng)型熱絕緣紡織纖維的新穎低成本方法來解決這些問題，所述氣凝膠增強(qiáng)型熱絕緣紡織纖維可被編織成任何形式的服裝，從而促進(jìn)氣凝膠絕緣服裝的商業(yè)化和對(duì)消費(fèi)者的可用性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N通過在紡織纖維內(nèi)包含微小尺寸的氣凝膠來生產(chǎn)熱絕緣氣凝膠復(fù)合纖維而增強(qiáng)紡織品的熱絕緣性的低成本方法。由于氣凝膠被整合在纖維內(nèi)部，因此可生產(chǎn)任何形狀的低成本氣凝膠增強(qiáng)型服裝。

2、使用低成本方法制備微氣凝膠以生產(chǎn)源自背景專利(美國(guó)專利第10,807,059號(hào))的氣凝膠。所述微氣凝膠使用有機(jī)聚合物制成，并使用改良的低成本冷凍干燥工藝進(jìn)行干燥。所得的微氣凝膠具有非常低的熱導(dǎo)率、對(duì)紡織纖維具有良好的粘附性、在熔融擠出期間能夠耐受高溫、尺寸較小足以包含至纖維中并且生產(chǎn)成本低廉。此外，這些聚合物微氣凝膠可作為熱絕緣添加劑而被添加至任何聚合物材料中。

3、氣凝膠復(fù)合纖維通過在熔融擠出機(jī)中將微氣凝膠與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene?terephthalate，pet)團(tuán)?；旌显谝黄鸲苽?，在熔融擠出機(jī)中，微氣凝膠分散在熔融的pet中并被擠出為氣凝膠復(fù)合纖維。與原始纖維相比，所得氣凝膠復(fù)合纖維具有改良的熱絕緣性，而其機(jī)械性質(zhì)并未發(fā)生顯著變化。

4、多孔微氣凝膠分散在纖維材料內(nèi)部，從而在纖維內(nèi)部形成多孔結(jié)構(gòu)。這些孔隙縮短了纖維內(nèi)部熱傳導(dǎo)的平均自由程(mean?free?path)，從而降低了纖維的熱導(dǎo)率并增加了其熱絕緣性質(zhì)。此外，由于微氣凝膠由有機(jī)聚合物制成，因此微氣凝膠與有機(jī)纖維材料具有良好的粘附性并且不會(huì)顯著影響其機(jī)械性質(zhì)。

技術(shù)特征：

1.一種氣凝膠復(fù)合纖維的制備方法，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的氣凝膠復(fù)合纖維的制備方法，其中所述聚合物微氣凝膠粉末具有0.1μm至100μm的平均粒徑、平均孔徑為10nm至2000nm的多孔結(jié)構(gòu)、以及20mw/mk至100mw/mk的熱導(dǎo)率。

3.如權(quán)利要求1所述的氣凝膠復(fù)合纖維的制備方法，其中所述聚合物微氣凝膠粉末是通過以下方式制備：在40℃至80℃下將0.1％至30％(w/w)的聚合物溶解在合適的溶劑中，然后添加0％至30％(v/v)的合適的非溶劑，然后將混合物冷凍、在非溶劑浴中凝膠化、球磨成微凝膠、進(jìn)行洗滌且最后使用叔丁醇進(jìn)行冷凍干燥。

4.如權(quán)利要求3所述的氣凝膠復(fù)合纖維的制備方法，其中所述聚合物是聚酰亞胺或芳族聚酰胺。

5.如權(quán)利要求3所述的氣凝膠復(fù)合纖維的制備方法，其中所述溶劑是能夠溶解0％至30％(w/w)的聚合物材料并且能夠接受高達(dá)0％至30％的非溶劑而不使所述聚合物材料沉淀的化學(xué)品。

6.如權(quán)利要求3所述的氣凝膠復(fù)合纖維的制備方法，其中所述非溶劑是當(dāng)過量添加時(shí)導(dǎo)致所述聚合物材料沉淀的化學(xué)品。

7.如權(quán)利要求3所述的氣凝膠復(fù)合纖維的制備方法，其中所述凝膠化發(fā)生在冰箱、冰柜或液氮中。

8.如權(quán)利要求3所述的氣凝膠復(fù)合纖維的制備方法，其中在0.1小時(shí)至48小時(shí)內(nèi)將所述凝膠球磨成微凝膠。

9.如權(quán)利要求3所述的氣凝膠復(fù)合纖維的制備方法，其中所述洗滌和所述冷凍干燥使用能夠在低于600pa的壓力下冷凍和升華的合適溶劑。

10.如權(quán)利要求1所述的氣凝膠復(fù)合纖維的制備方法，其中所述纖維材料是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸和/或尼龍。

11.如權(quán)利要求1所述的氣凝膠復(fù)合纖維的制備方法，其中使所述復(fù)合混合物熔融并通過熔融紡絲或熔融擠出而形成為纖維。

12.如權(quán)利要求1所述的氣凝膠復(fù)合纖維的制備方法，其中所述纖維直徑為10μm至200μm。

13.如權(quán)利要求1所述的氣凝膠復(fù)合纖維的制備方法，其中與僅使用所述纖維材料生產(chǎn)的纖維相比，所述纖維示出熱導(dǎo)率降低1％至50％且纖維韌性強(qiáng)度變化±30％。

14.一種紡織品，包含通過如權(quán)利要求1所述的制備方法制造的所述氣凝膠復(fù)合纖維。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N通過使用熔融工藝使纖維材料與聚合物系微氣凝膠粉末進(jìn)行復(fù)合而制備全聚合物氣凝膠復(fù)合纖維的方法，所述方法包括以下步驟：(a)稱量用以形成氣凝膠復(fù)合纖維的材料，所述材料應(yīng)由0.1％至20％(w/w)的聚合物微氣凝膠粉末和80％至99.9％(w/w)的纖維材料構(gòu)成；(a)對(duì)聚合物微氣凝膠粉末與纖維材料進(jìn)行混合以形成均質(zhì)的復(fù)合混合物；以及(b)將復(fù)合混合物加熱至纖維材料的熔點(diǎn)以使聚合物微氣凝膠分散在整個(gè)熔融的纖維材料中，然后擠出復(fù)合混合物以形成氣凝膠復(fù)合纖維。

技術(shù)研發(fā)人員：黃秀平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：時(shí)紡織造廠有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2