[发明专利]一种疏水SiO2气凝胶-聚酰胺纤维复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种疏水SiO₂气凝胶‑聚酰胺纤维复合材料的制备方法。气凝胶是由纳米粒子聚集而成的纳米多孔网络结构，具有低热导、高孔隙率、高比表面积等特点，在隔热、吸附等领域有着广阔的应用前景。聚酰胺纤维具有良好的拉伸强度、耐冲击强度、刚性、耐磨性、耐化学性、表面硬度等性能，但是聚氨酯纤维易吸水，限制了其应用，在聚酰胺纤维表面复合上疏水SiO₂气凝胶，可使其具有疏水性，且可降低热导率。

技术领域

本发明属于气凝胶和纤维复合制备领域，以甲基三甲氧基硅烷为硅源，聚酰胺纤维为基体，涉及一种疏水SiO₂气凝胶-聚酰胺纤维复合材料的制备方法。

背景技术

气凝胶是由纳米粒子聚集而成的纳米多孔网络结构，具有低热导、高孔隙率、高比表面积等特点，在隔热、吸附等领域有着广阔的应用前景。聚酰胺纤维具有良好的拉伸强度、耐冲击强度、刚性、耐磨性、耐化学性、表面硬度等性能，但是聚氨酯纤维易吸水，限制了其应用，在聚酰胺纤维表面复合上疏水SiO₂气凝胶，可使其具有疏水性，且可降低热导率。

发明内容

本发明的目的是提供一种疏水SiO₂气凝胶-聚酰胺纤维复合材料的制备方法；使用甲基三甲氧基硅烷为硅源，使用浸渍法将疏水SiO₂气凝胶与聚酰胺纤维复合，所制得的产品具有高疏水性和低的热导率。该工艺步骤简单，工艺稳定，适于批量生产。

本发明的技术方案为：一种疏水SiO₂气凝胶-聚酰胺纤维复合材料的制备方法，其具体步骤如下：

(1)SiO₂溶胶的制备

称取甲基三甲氧基硅烷为前驱体，与水和乙醇混合，加酸水解并搅拌一段时间，再加碱调整pH搅拌一段时间，制得SiO₂溶胶；

(2)SiO₂溶液与聚酰胺纤维的复合

将聚酰胺纤维基体置于容器中，将步骤(1)获得的SiO₂溶胶倾倒于容器中，以没过纤维基体为准，待其凝胶；

(3)SiO₂凝胶的老化

待步骤(2)样品凝胶后，将纤维基体外的湿凝胶剥离后浸泡在老化液中老化；

(4)复合材料的干燥

将步骤(3)所得复合材料进行干燥处理，获得疏水SiO₂气凝胶-聚酰胺纤维复合材料。

优选步骤(1)中所述的甲基三甲氧基硅烷、乙醇和水的体积比为5：(6～8)：(7～9)。

优选步骤(1)中所述的酸为盐酸；其浓度为0.5～1mol/L；酸的加入量为溶液的pH值为3～4；加酸水解并搅拌时间为40～50min。

优选步骤(1)中所述的碱为氨水；其浓度为1～2mol/L；碱的加入量为调整溶液的pH为8～9；加碱调整pH搅拌时间为10～20min。

优选步骤(2)中所述的凝胶温度为20～60℃。

优选步骤(3)中所述的老化液为乙醇或甲醇。

优选步骤(3)中所述的老化温度为20～60℃，老化时间为2～6d。

优选步骤(4)中所述的干燥方法为常压干燥或CO₂超临界干燥。

有益效果：

(1)相比较于复合前聚氨酯纤维对水具有的吸水性，复合后的材料有优良的疏水性能。