[发明专利]具备光热转换、隔音隔热及良好力学恢复性的纳米纤维气凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具备光热转换、隔音隔热及良好力学恢复性的纳米纤维气凝胶，属于功能材料技术领域。它是由聚乙烯醇‑乙烯共聚物和副族金属碳化物粉体混合后并经熔融纺丝及冷冻干燥工艺制备得到，其中副族金属碳化物粉体为第四副族金属碳化物粉体，且其含量占纳米纤维气凝胶质量的0.5％～10％，本发明制得的纳米纤维气凝胶的孔隙率可达30％～60％，其发热性能是传统气凝胶的2～5倍，并且在压缩应变为70％的情况下可循环压缩≤1000次而材料本身基本无损耗。因此，本发明设计制备得到的纳米纤维气凝胶可应用于智能服装领域、建筑材料、智能传感及汽车制造等技术领域。

技术领域

本发明涉及纳米纤维气凝胶，属于功能材料技术领域，具体地涉及一种具备光热转换、隔音隔热及良好力学恢复性的纳米纤维气凝胶及其制备方法。

背景技术

气凝胶是一类由无机或有机分子相互聚结形成的具有纳米多孔网络结构的固态材料。其具有纳米级的多孔结构和超高孔隙率等特点，是目前世界上密度最小的固体材料之一。因其密度低，热导率低，孔隙率高，比表面积大，在实际应用中，气凝胶材料有着十分广阔的应用前景，可作为隔热保温材料，隔音降噪材料，催化剂载体，吸附材料等。

目前气凝胶一般为无机气凝胶，它虽然具有低密度、大孔隙率、大比表面积、低导热率等特点，但同时无机气凝胶也存在机械强度低、回弹性差、易塌陷等缺点。而有机气凝胶由于其自身的结构特点可以很好地解决气凝胶机械强度低，回弹性差等缺点。因此有机气凝胶将成为一类应用前景广阔，极具开发价值的新材料。

如中国发明专利申请(申请公布号：CN106256957A，申请公布日：2016-12-28)公开了气凝胶复合墙纸及其制备方法，该气凝胶复合墙纸包括底层和表层，在底层和表层之间设有气凝胶复合层，具备的制备方法为将基材与溶胶复合，并静置形成凝胶，再经过老化、改性和干燥处理，获得气凝胶复合层，将所述气凝胶复合层与表层及底层复合。本发明制备得到的气凝胶复合墙纸具备较大的疏水角、透湿率等，不仅解决了传统墙纸材料容易受潮、发霉的弊端，而且综合了气凝胶独特的纳米性能和墙纸的装饰性能。然而本申请制备的气凝胶复合层与底层及表层之间需要选择胶黏剂进行粘合，并不利于环保。

聚乙烯醇-乙烯共聚物(EVOH)具有高亲水性、无毒、生物相容性好、力学性能好和低污染等特点，与此同时，EVOH上含有许多羟基，在这一点上易于做接枝改性处理，这些都是无机气凝胶和其他有限几种有机气凝胶无法比拟的，利用EVOH制备成的纳米纤维气凝胶具有超大比表面积、超大孔隙率等特点，这些特点又决定了EVOH纳米纤维气凝胶具有隔音降噪、隔热保温的功能，使其可以应用在多个领域内。

如中国发明专利申请(申请公布号：CN106811817A，申请公布日：2017-06-09)公开了发热纳米纤维及其制备方法，该发热纳米纤维包括基体材料，发热粉体，基体材料为聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维，发热粉体为过渡金属碳化物粉体，发热粉体均匀地附着在纳米纤维膜的表面，制备方法为将聚乙烯醇-乙烯共聚物、水、异丙醇与发热粉体混合均匀得到共混液体，向共混液体中缓慢加入水并搅拌，水中析出聚合物，将聚合物滤出、干燥、粉碎，得到聚乙烯醇-乙烯共聚物粉体，继续将聚乙烯醇-乙烯共聚物粉体与醋酸丁酸纤维素混合均匀，经双螺杆挤出机纺丝得到发热纤维，将发热纤维浸泡在丙酮中，回流萃取，干燥得到发热纳米纤维。本发明制备得到的发热纳米纤维发热效果强，抗静电性良好，耐水洗能力强，然而本申请是将发热粉体附着在纳米纤维的表面，虽然制备的纤维具备发热能力，但并不是发热效果并不是十分理想，同时该材料也不具备保温功能。

常用的有机纳米纤维的制备工艺主要采用静电纺丝法，这种方法制备的纳米纤维不仅工艺复杂，而且产量低、成本高。常用气凝胶制备工艺主要采用溶液再生法，即先以气凝胶前驱体的良溶剂将其溶解，而后在水溶液、醇溶液、碱溶液或离子溶液中再生，再经溶剂置换和干燥后得到气凝胶。这种方法制得的气凝胶工艺复杂，成本高，产量小。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种制备方法简单，并且制备得到的气凝胶具备高效吸热发光特点的具备光热转换、隔音隔热及良好力学恢复性的纳米纤维气凝胶。