[发明专利]一种气凝胶填充的三维织物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种气凝胶填充的三维织物及其制备方法。所述的气凝胶填充的三维织物，其特征在于，包括三维织物，所述的三维织物包括相互连接的两个面纱层，两个面纱层之间填充有气凝胶。该织物作为骨架与气凝胶材料结合成为一个整体，具有较好的力学性能，隔热性能和防爆减震等多种特性，在工业、军工和航空航天等领域具有广泛应用。

技术领域

本发明属于新材料制备领域，特别是涉及一种气凝胶填充的三维间隔织物及其制备方法。

背景技术

气凝胶是一种分散介质为气体的凝胶材料，固体相和孔隙结构均为纳米量级。由于其结构上的独特性，气凝胶表现出很多独特的性质。例如，气凝胶是世界上热导率最小的固体材料，具有超强的隔热性能；具有极低的密度，能够站立在羽毛的顶端；同时也具有超强的能量吸收能力，在军工、民用和航空航天领域具有重要的应用前景。

二氧化硅气凝胶是典型的纳米多孔轻质材料，不仅具有很多气凝胶材料的多种特性能，其折射率在一定范围内连续可调，在很多领域都受到广泛的关注。但由于气凝胶材料结构松散，孔隙率高，纤维之间的作用较弱，网络骨架非常脆弱，机械强度低，韧性差，在力学作用或者震动作用下容易发生破坏，严重限制了其应用领域。

目前，人们尝试采用二氧化硅气凝胶与各种耐热纤维复合，制备气凝胶复合材料。但是散纤维的力学性能较差，气凝胶与纤维之间的界面结合作用较弱，所以获得的气凝胶复合材料的力学性能提高有限。

发明内容

本发明所要解决二氧化硅气凝胶材料强度低、韧性差的缺陷，提供一种综合性能优异的气凝胶填充的三维织物及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气凝胶填充的三维织物，其特征在于，包括三维织物，所述的三维织物包括相互连接的两个面纱层，两个面纱层之间填充有气凝胶。

本发明还提供了上述气凝胶填充的三维织物的制备方法，其特征在于，包括：

步骤一、采用三维织造技术织造三维织物；

步骤二、制备醇溶胶；

步骤三、将步骤一中的三维织物放入步骤二中得到的醇溶胶中，滴加氨水溶液以形成醇凝胶后，在40-50℃水浴中静置6-8小时；常压干燥得到气凝胶填充的三维织物。

所述的步骤一中的三维织物可以采用三维机织间隔织物，也可以采用三维针织、三维编织等含较大孔隙的三维一体织物。

优选地，所述的步骤一中的三维织造技术包括将两层经纬纱相互交织形成面纱层，再通过间隔纱相互交织，将两层面纱层捆绑成为一个整体，得到三维机织间隔织物。

更优选地，所述的三维织物的经纬纱采用高性能纤维、其它合成纤维以及天然纤维中的一种或者多种混杂。

更优选地，所述的三维织物的间隔纱采用高性能纤维、其它合成纤维以及天然纤维中的一种或者多种混杂。

优选地，所述的步骤二中醇溶胶的制备方法包括：将正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和盐酸水溶液混合，在40-50℃条件下搅拌水解6-10个小时，得到醇溶胶。

优选地，所述的正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和盐酸水溶液中的盐酸的摩尔比为1∶10：(2～6)∶0.012。

优选地，所述的盐酸水溶液的浓度为0.05mol/L-0.15mol/L。

优选地，所述的氨水浓度为3.0mol/L-4.0mol/L，醇溶胶与氨水溶液的体积比为1∶0.65-0.85。

优选地，所述的步骤三中，在水浴中静置6-8小时后，利用体积分数10％-25％的三甲基氯硅烷与正己烷的混合溶液对醇凝胶进行表面改性以提高孔隙率。