[发明专利]一种高强度皮芯结构多孔气凝胶纤维的制备方法和产品及其应用

说明书

本发明公开了一种高强度皮芯结构多孔气凝胶纤维的制备方法和产品及其应用，包括，将高分子树脂加入到溶剂中，溶解均匀，制得芯层流体；将功能组分加入到高分子溶液中，分散均匀，制得皮层流体；将皮层流体、芯层流体脱泡，制得皮芯纺丝液；将皮芯纺丝液通过同轴挤出设备，连续挤入到低温固化系统，制得固相纤维；将低温凝固后的固相纤维，立即冷冻干燥，即得到多孔气凝胶纤维。本发明技术可制备纤维表面和内部同时具有微观开孔结构的纤维状材料，制备的气凝胶纤维在保证丰富孔结构的同时赋予了气凝胶纤维优异的强度，本发明技术为绿色化技术，整个生产工艺用到的溶剂为水。

技术领域

本发明属于功能纤维技术领域，具体涉及到一种高强度皮芯结构多孔气凝胶纤维的制备方法和产品及其应用。

背景技术

气凝胶纤维由于丰富的多孔结构在储能传感、隔热保温、吸波隐身等领域具有广泛的应用，在这些应用中气凝胶纤维性能的凸显多归结于纤维表面多尺度的微孔结构。

但是，传统的纺丝技术只能在纤维内部形成孔结构，纤维外部往往会形成一层致密的皮层不利于纤维后续的表面功能化处理和应用，而且多数的气凝胶纤维的强度较低，从而限制了纤维的广泛应用。

专利CN201911221326.6报道了一种聚酰亚胺气凝胶纤维的制备方法，通过冻胶纺丝技术制备了纤维内部具有多孔结构、纤维表面具有皮层结构的气凝胶纤维，但是制备的气凝胶纤维无法实现内部和表面均具有微孔结构。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种高强度皮芯结构多孔气凝胶纤维的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种高强度皮芯结构多孔气凝胶纤维的制备方法，包括，

将高分子树脂加入到溶剂中，溶解均匀，制得芯层流体；

将功能组分加入到高分子溶液中，分散均匀，制得皮层流体；

将皮层流体、芯层流体脱泡，制得皮芯纺丝液；

将皮芯纺丝液通过同轴挤出设备，连续挤入到低温固化系统，制得固相纤维；

将低温凝固后的固相纤维，立即冷冻干燥，即得到多孔气凝胶纤维。

作为本发明所述高强度皮芯结构多孔气凝胶纤维的制备方法的一种优选方案，其中：所述高分子树脂为水溶性高分子或非水溶性的高分子溶液，包括聚乙烯醇水溶液、羧甲基纤维素水溶液、壳聚糖醋酸溶液和聚乙烯醇二甲基亚砜溶液。

作为本发明所述高强度皮芯结构多孔气凝胶纤维的制备方法的一种优选方案，其中：所述溶剂包括N,N二甲基甲酰胺，所述芯层流体的质量浓度12～20％。

作为本发明所述高强度皮芯结构多孔气凝胶纤维的制备方法的一种优选方案，其中：所述将功能组分加入到高分子溶液，其中，高分子溶液包括羧甲基纤维素溶液，功能组分包括导电组分、抗菌组分、阻燃组分、香味组分、保湿组分和美容养颜组分。

作为本发明所述高强度皮芯结构多孔气凝胶纤维的制备方法的一种优选方案，其中：所述功能组分占皮芯层流体质量百分数为0～80％。

作为本发明所述高强度皮芯结构多孔气凝胶纤维的制备方法的一种优选方案，其中：所述皮层流体的质量浓度为1～12％。

作为本发明所述高强度皮芯结构多孔气凝胶纤维的制备方法的一种优选方案，其中：所述脱泡，脱泡工艺为0～0.2MPa，恒定2～12h。