[发明专利]磷灰石纳米线/聚酰亚胺复合气凝胶及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种疏水性磷灰石纳米线/聚酰亚胺复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1. 磷灰石纳米线的制备

首先将去离子水、甲醇和油酸混合配置成水热反应溶剂，然后将氯化钙水溶液、氢氧化钠水溶液和磷酸二氢钠依次加入至所述水热反应溶剂中，搅拌后在160~200℃下反应16~30h，反应结束后进行冷却、清洗、抽滤和烘干，得到磷灰石纳米线；

S2. 聚酰亚胺前驱体溶液的制备

首先将二胺单体溶解在极性非质子溶剂中，然后缓慢加入二酐单体反应4~24 h，再将反应溶液倒入去离子水中，除去未反应溶剂，再进行抽滤、洗涤和烘干，得到聚酰胺酸，最后以去离子水和三乙胺的混合物为溶剂，将所得聚酰胺酸溶解于溶剂中，得到2~5 wt.%的聚酰亚胺前驱体溶液；

S3. 磷灰石纳米线/聚酰亚胺复合气凝胶的制备

首先将S1所得磷灰石纳米线与S2所得聚酰亚胺前驱体溶液混合，然后进行预冻、真空冷冻干燥和热亚胺化处理，得到磷灰石纳米线/聚酰亚胺复合气凝胶；其中，磷灰石纳米线的添加量为聚酰胺酸固含量的10~40 wt.%；所述热亚胺化的工艺条件为：升温速率为5℃/min，反应温度为100~150℃ 下固化0.5~2h，200~250℃ 下固化0.5~1h，300~400℃ 下固化0.5~1 h；所述热亚胺化固化过程在氩气或氮气气氛下进行；

S4. 磷灰石纳米线/聚酰亚胺复合气凝胶的表面修饰

用有机硅烷对S3所得磷灰石纳米线/聚酰亚胺复合气凝胶在真空度为0.08~0.1 MPa进行气相辅助沉积，得到疏水性磷灰石纳米线/聚酰亚胺复合气凝胶。

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1中磷灰石纳米线的直径等于10~20nm，长度大于100μm。

3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S2中极性非质子溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S2中所述二酐单体为均苯四甲酸酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐或3,3',4,4'二苯甲酮四羧酸二酐；所述二胺单体为1,4-二氨基苯、4,4'-二氨基二苯醚或1,4-双(4-氨基苯氧基)苯；所述二酐单体与二胺单体的摩尔比为100:99。

5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S3中预冻温度为-20℃ 、-40℃ 、-80℃或-196℃ ；预冻时间为6~24h。

6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S3中所述真空冷冻干燥的工艺条件为：冷阱温度为-56℃ ，真空度为1~10 Pa，干燥时间为48~72 h。

7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S4中表面修饰具体为将S3所得磷灰石纳米线/聚酰亚胺复合气凝胶与有机硅烷在真空度为0.08~0.1 MPa，温度为50~120℃ 的条件下进行气相辅助沉积处理，处理时间为0.5~12 h，得到疏水性磷灰石纳米线/聚酰亚胺复合气凝胶；所述有机硅烷为三甲基氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷或三氯甲基硅烷。

8.一种由权利要求1~7任意一项所述方法制备而成的疏水性磷灰石纳米线/聚酰亚胺复合气凝胶，其特征在于，所述气凝胶为三维多孔网络结构，孔隙率大于90%。

9.一种由权利要求1~7任意一项所述的制备方法制得的疏水性磷灰石纳米线/聚酰亚胺复合气凝胶或如权利要求8所述的疏水性磷灰石纳米线/聚酰亚胺复合气凝胶在隔热材料中的应用。