[发明专利]一种PVDF-HFP负载二氧化硅气凝胶柔性复合膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种PVDF‑HFP负载二氧化硅气凝胶柔性复合膜的制备方法，包括：将偏二氟乙烯‑六氟丙烯粉末分散在n‑甲基吡咯烷酮中，搅拌形成聚合物溶液，标为A；将疏水的二氧化硅气凝胶碾成粉体后放入烧杯中，再加入无水乙醇进行搅拌使乙醇分散于气凝胶孔隙中，将该乙醇分散的气凝胶标为B；将获得的B加入获得的A中，搅拌均匀形成混合溶液C；将获得的C倒入模具中后加水成复合膜，再用水冲洗该复合膜以去除n‑甲基吡咯烷酮，获得湿复合膜D；将获得的D干燥处理得到复合膜。本方法采用n‑甲基吡咯烷酮作为溶剂，便于用去离子水洗去n‑甲基吡咯烷酮，得到的复合膜可直接与皮肤接触；用乙醇分散于气凝胶孔隙中，使气凝胶完整保留三维纳米网络骨架结构。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种气凝胶复合膜的制备方法，具体涉及一种PVDF-HFP负载二氧化硅气凝胶柔性复合膜的制备方法。

技术背景

气凝胶超低密度、超高孔隙率、超高比表面等独特性使其成为天然隔热保温最佳材料，被上个世纪九十年代誉为全球十大科技之一，被誉为二十一世纪多功能绿色环保材料之首，是特别适合“双碳”要求的环保节能材料，在航空航天、深海及国防领域以及日常生活领域包括寒冷区域和炎热区域动力电池、汽车玻璃及建筑物玻璃、太阳能电池、纺织服装包括野外露营或作业的行装、蔬菜和水果以及超市、学校、医院、幼儿园、车站、机场等公共场所领域的隔热保温具有广泛的应用前景。

但是气凝胶存在以下固有局限性：强度低、脆性大、柔韧性差，从而导致气凝胶不方便单独应用，很少以整块应用，多数以粉体的形式应用，进而致使用量多、成本高；同时气凝胶的本征性能因其极高的孔隙率比块材呈数量级减弱；气凝胶制备方法很有限，难以快速、批量、廉价制备高质量产品。这些局限性使气凝胶的优异隔热保温及热防护性能难以充分发挥出来，进而显著限制了气凝胶的应用。

发明人前期在制备锆钛酸铅(PZT)和偏二氟乙烯(PVDF)复合气凝胶时发现，PVDF气凝胶富有强度和韧性，可以包覆和作为PZT无机气凝胶生长的载体，从而形成富有强度和韧性的PZT/PVDF复合气凝胶。鉴于PVDF-六氟丙烯(HFP)材料的疏水性比PVDF更强，还具有更好的化学稳定性、热稳定性及耐酸碱腐蚀性，是理想的膜材料，CN114702712A将PVDF-HFP聚合物溶于丙酮/水复合溶剂形成均匀聚合物溶液，再加入氧化硅气凝胶形成PVDF-HFP/氧化硅气凝胶混合溶液，采用成膜处理和干燥获得超疏水PVDF-HFP/氧化硅气凝胶复合膜。但丙酮因易燃、易挥发、有毒性及毒品原料(溴代苯丙酮)等局限性而成为被管制的危化品，加上丙酮水溶液会进入气凝剂空隙内破坏网络骨架结构，进一步导致制备的复合膜平均孔径属于微米级别而显著减弱诸如隔热保温及制冷效果，从而不利于复合膜的规模化生产与应用。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提出了一种PVDF-HFP负载二氧化硅气凝胶柔性复合膜的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：一种PVDF-HFP负载二氧化硅气凝胶柔性复合膜的制备方法，流程图如图1所示，具体包括如下步骤：

S1.将偏二氟乙烯(PVDF)-六氟丙烯(HFP)聚合物粉末分散在n-甲基吡咯烷酮中，搅拌形成聚合物溶液，标为A；

S2.将疏水的二氧化硅气凝胶碾成粉体后放入烧杯中，再加入无水乙醇进行搅拌使乙醇分散于气凝胶孔隙中，将该乙醇分散的气凝胶标为B；

S3.将S2获得的B加入S1获得的A中，搅拌均匀形成混合溶液C；

S4.将S3获得的C倒入模具中后加水成复合膜，再用水冲洗该复合膜以去除n-甲基吡咯烷酮，获得湿复合膜D；

S5.将S4获得的D干燥处理得到PVDF-HFP负载二氧化硅气凝胶柔性复合膜。

优选地，步骤S1所述的PVDF-HFP聚合物的重均分子量为480000～500000。