[发明专利]气凝胶纤维及其制备方法、以及应用

说明书

本发明涉及一种气凝胶纤维及其制备方法、以及应用。气凝胶纤维包括气凝胶芯层与聚合物包覆层，聚合物包覆层为多孔结构，聚合物包覆层包覆于气凝胶芯层的外侧。本发明技术方案的气凝胶纤维，多孔结构的聚合物包覆层对位于内侧的气凝胶芯层起到保护作用，从而能够保护气凝胶的完整性而免受外力损坏，有利于广泛应用。此外，本发明还涉及一种气凝胶纤维的制备方法，以及气凝胶纤维在建筑保温材料、可穿戴设备以及水溶性涂料中的应用。

技术领域

本发明涉及气凝胶技术领域，特别是涉及一种气凝胶纤维及其制备方法、以及应用。

背景技术

气凝胶是密度接近空气的密度最小的材料，也是孔隙率超过99％的多孔材料，因此这些性质在许多潜在的应用中是最独特的性质。

MarketResearch.biz网站最近发布题为“全球气凝胶市场的应用(石油和天然气、建筑、汽车和航空航天、医疗保健、高性能涂料、化工、电子及其他)、形态、种类、工艺类型和地区——全球至2026年的预测”的研究报告。报告称2016年全球气凝胶市场价值为5.129亿美元，在2017-2026年复合年增长率31.8％的情况下，预计2026年全球气凝胶市场价值将达到80.837亿美元。

气凝胶材料是绝热材料的理想替代品，与其他绝热材料相比更便宜且容易获得，这推动了在各种终端用户应用和行业中对这种材料的需求。不断加剧的全球化和城市化导致发达国家和发展中国家基础设施建设的发展，这是推动全球气凝胶市场增长的另一个关键因素。由于其在建筑应用中的光漫射、绝热和高表面积性能，气凝胶的需求日益增加，这推动了全球气凝胶市场的增长。此外，材料的进步和创新、产品效益意识的提高以及气凝胶在新应用领域中的应用预计将促进全球气凝胶市场在预测期内的增长。市场的一个主要和日益增长的趋势是对全球变暖的认识提高，并且越来越需要在建筑领域，特别是在发展中国家应用更环保和高效的绝热材料。

虽然最受关注和商业上可用的气凝胶是二氧化硅气凝胶，但人们的兴趣已经扩大到包括基于碳、有机材料、金属和金属氧化物的气凝胶。能够将气凝胶塑造成所需的形状和尺寸，这对于气凝胶的应用至关重要。然而，由于气凝胶典型的低拉伸强度和杨氏模量，使得它们易碎，因此气凝胶容易被外力损坏，很难单独使用或与其他柔性、可拉伸、可整合的材料(如纺织品)结合使用。

发明内容

基于此，有必要针对如何保护气凝胶的完整性而免受外力损坏的问题，提供一种气凝胶纤维及其制备方法、以及应用。

一种气凝胶纤维，所述气凝胶纤维包括气凝胶芯层与聚合物包覆层，所述聚合物包覆层为多孔结构，所述聚合物包覆层包覆于所述气凝胶芯层的外侧。

本发明技术方案的气凝胶纤维，多孔结构的聚合物包覆层对位于内侧的气凝胶芯层起到保护作用，从而能够保护气凝胶的完整性而免受外力损坏，有利于广泛应用。

在其中一个实施例中，所述气凝胶芯层的材质选自导电高分子与纳米纤维素中的至少一种；

所述导电高分子选自聚3，4-乙烯二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸钠的混合物、聚吡咯与聚苯胺中的至少一种；

所述纳米纤维素中含有导电材料，所述导电材料选自导电金属颗粒、导电金属纳米线、碳纳米管与石墨烯中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述聚合物包覆层的材质选自醋酸纤维素与弹性体中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述弹性体的材质选自PU、TPU、TPE与氟橡胶中的至少一种。

一种气凝胶纤维的制备方法，包括如下步骤：

采用共轴湿法纺丝制备得到内部含液体的中空纤维；

除去所述中空纤维内部的液体，得到中空纤维模板；以及