[发明专利]一种芳纶纳米纤维/纳米纤维素气凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供了一种芳纶纳米纤维/纳米纤维素气凝胶及其制备方法，将芳纶纳米纤维与纳米纤维素混合，充分搅拌后，加入交联剂，搅拌，得到芳纶纳米纤维/纳米纤维素悬浮液；然后，将芳纶纳米纤维/纳米纤维素悬浮液配制为芳纶纳米纤维/纳米纤维素浆料，并对芳纶纳米纤维/纳米纤维素浆料进行冷冻干燥，得到所述的芳纶纳米纤维/纳米纤维素气凝胶；本发明利用纳米尺度纤维在化学结合中形成强超的分子间氢键作用和物理上的相互缠绕，通过适当的诱导自组装技术，使气凝胶形成层层有序的微观结构，充分发挥纳米尺度上纤维的微观结构的搭桥连接；所述气凝胶具有低导热系数，较好的压缩循环性及力学性能，改善了其在高温高湿条件下的使用性。

技术领域

本发明属于气凝胶制备技术领域，特别涉及一种芳纶纳米纤维/纳米纤维素气凝胶及其制备方法。

背景技术

气凝胶是一种具有高比表面积、高孔隙率、低密度、高吸附性等特性，因此，其在节能环保、生物医学、航空航天、建筑保温材料等领域有着广阔的应用前景。自1931年Kistler教授制备出第一个气凝胶以来，气凝胶已经成为目前学者研究的热点材料，并已成功研制了各类无机气凝胶、有机气凝胶、无机/有机复合气凝胶。

随着纳米材料及气凝胶研究的不断深入，基于纳米材料构筑的气凝胶也逐渐被人们关注；而纤维素气凝胶具有低密超轻，低导热系数，柔韧性好以及可再生、可循环、无毒、环境友好、生物相容等优势，使得纳米纤维素气凝胶受到越来越多的关注，但传统纳米纤维素气凝胶在保温隔热领域的应用中，由于太阳辐射，物体表面的温度升高造成材料力学、化学性能下降，使其无法在正常的范围内使用，同时也会加剧材料老化、开裂和腐蚀的速度，使它的使用寿命降低；为了让气凝胶在航空航天、军工等领域中进一步得到广泛应用，人们开始寻求对纳米纤维素具有增强作用的方法，来制备性能优异的功能化气凝胶产品。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种芳纶纳米纤维/纳米纤维素气凝胶及其制备方法，以解决传统纳米纤维素气凝胶力学及化学性能较差的技术问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种芳纶纳米纤维/纳米纤维素气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将芳纶纳米纤维与纳米纤维素混合，充分搅拌后，加入交联剂，搅拌，得到芳纶纳米纤维/纳米纤维素悬浮液；

步骤2、将芳纶纳米纤维/纳米纤维素悬浮液配制为芳纶纳米纤维/纳米纤维素浆料，并对芳纶纳米纤维/纳米纤维素浆料进行冷冻干燥，得到所述的芳纶纳米纤维/纳米纤维素气凝胶。

进一步的，步骤1中，芳纶纳米纤维与纳米纤维素按质量比为1：(1-10)的比例混合。

进一步的，步骤1中，交联剂采用聚异氰酸酯、戊二醛及聚乙二醇中的一种或两种。

进一步的，步骤2中，采用在芳纶纳米纤维/纳米纤维素悬浮液中加入水，搅拌，得到芳纶纳米纤维/纳米纤维素浆料；其中，芳纶纳米纤维/纳米纤维素浆料的质量浓度为0.05％-5％。

进一步的，冷冻干燥时，首先采用在室温条件下，干燥24-48h；然后，升温至30-50℃，干燥5-12h。

进一步的，芳纶纳米纤维采用对位芳纶纳米纤维，纳米纤维素采用TEMPO氧化的纳米纤维素或酸化的纳米纤维素。

本发明还提供了一种芳纶纳米纤维/纳米纤维素气凝胶，利用所述的制备方法制备得到，所述芳纶纳米纤维/纳米纤维素气凝胶的断裂强度为5-20Mpa，压缩循环性达到10-30次。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：