[发明专利]一种耐高温气凝胶填充织物的制备和应用

说明书

本发明提供了一种气凝胶填充织物的制备方法，其特征在于，包括：步骤一、以耐高温纤维为经纬纱，采用三维织造技术织造三维织物作为骨架材料；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，在水浴中静置6‑8小时；常压干燥得到气凝胶填充织物。该织物兼具气凝胶的耐高温和隔热特性和三维织物强度高、整体性好的优点，在工业和军工等领域具有广泛应用。

技术领域

本发明属于新材料制备技术领域，特别是涉及高强隔热耐高温气凝胶填充织物的制备方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对热防护领域中耐高温材料和隔热材料的要求越来越高。目前，各种耐高温的填充材料被广泛使用，如氧化铝、氧化锆和二氧化硅等纳米粉体和气凝胶材料。

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。比如，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；同时气凝胶具有极低的密度，能够站立在羽毛的顶端；也具有超强的能量吸收能力等多种用途。

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。迄今为止，将气凝胶填充于三维间隔织物的研究，鲜有报道。

发明内容

本发明所要解决气凝胶隔热材料强度低、韧性差的缺陷，提供一种高强隔热耐高温气凝胶填充织物的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐高温气凝胶填充织物的制备方法，其特征在于，包括：

步骤一、以耐高温纤维为经纬纱，采用三维织造技术织造三维织物作为骨架材料；

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织物。

优选地，所述的气凝胶填充织物的拉伸强度为1GPa-4GPa，在200℃-1000℃对织物加热5小时，拉伸强度下降在10％以内。

优选地，所述的耐高温纤维能够在200℃-1000℃下连续使用5h以上。

所述的步骤一中的三维织物可以采用三维间隔织物，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，所述的三维织物的经密为4根/厘米-20根/厘米，纬密为4根/厘米-20根/厘米。

优选地，所述的步骤一中的三维织造技术包括将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，所述的经纬纱和间隔纱为高强耐高温纤维。

更优选地，所述的经纬纱为玄武岩纤维，石英纤维，玻璃纤维，碳纤维和芳纶纤维中的一种或者多种混杂。

更优选地，所述的间隔纱为玄武岩纤维，石英纤维，玻璃纤维，碳纤维和芳纶纤维中的一种或者多种混杂。

更优选地，所述的气凝胶填充织物中气凝胶的体积含量由三维间隔织物的高度和间隔纱的间距决定。进一步地，在将经纬纱相互交织形成面纱层时，在梭口打开状态下在纬向嵌入间隔片，所述的三维间隔织物的高度由纬向嵌入的间隔片的高度决定。