[发明专利]一种高性能大块芳纶纳米纤维气凝胶及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种芳纶纳米纤维气凝胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）制备芳纶纳米纤维胶体分散液；将芳纶纤维、有机溶剂以及碱的混合体系进行第一次搅拌处理，得到芳纶纤维分散液；向所述芳纶纤维分散液中加入质子供体和/或离子型反应助剂，进行第二次搅拌处理，从而获得所述芳纶纳米纤维胶体分散液；

所述芳纶纤维、碱、有机溶剂的用量比为（1-30）：（1-15）：500，其中，所述芳纶纤维和碱以克数计，所述有机溶剂以毫升数计；

（2）利用所述芳纶纳米纤维胶体分散液制备块体芳纶纳米纤维湿凝胶；将所述芳纶纳米纤维胶体分散液，倒入模具中，将模具放在真空箱中，静置除泡2-10分钟，向所述芳纶纳米纤维胶体分散液中加入凝固溶剂，并每隔24小时更换凝固溶剂，直至获得淡黄色所述芳纶纳米纤维湿凝胶；

（3）利用所述芳纶纳米纤维湿凝胶制备芳纶纳米纤维气凝胶。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述芳纶纤维为选自由对位芳纶纤维、Kevlar原丝、Kevlar短切纤维和Kevlar纤维制品组成的组中的至少一种；和/或

所述有机溶剂选自由二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基已酰胺、N-甲基吡咯烷酮组成的组中的至少一种；和/或

所述碱为有机碱和/或无机碱。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

所述芳纶纤维的单丝直径为1-1000微米，宏观纤维制品的直径为0.1-10毫米，所述芳纶纤维的长度为0.5-200毫米。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

所述碱选自由氢氧化钾、氢氧化钠、叔丁醇纳，叔丁醇钾、六甲基二硅基氨基钾、六甲基二硅基氨基纳、乙氧基钾、三乙胺、四甲基乙二胺、氢化纳、氢化钾组成的组中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述一次搅拌处理和第二次搅拌处理独立地为磁力搅拌和/或机械搅拌；

所述芳纶纤维分散液为未纳米化的芳纶纤维分散液和/或至少部分分支化的芳纶纳米纤维分散液。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：

所述一次搅拌处理和第二次搅拌处理独立地在20~60℃的反应温度条件下进行。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：

所述一次搅拌处理和第二次搅拌处理的搅拌速度独立地为100rpm-20000rpm，所述第一次搅拌处理和第二次搅拌处理的搅拌时间之和的范围为0.5h-48h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述质子供体选自由去离子水、乙醇、甲醇、丙醇组成的组中的至少一种；和/或

所述离子型反应助剂选自由氯化钙、氯化钠、氯化钾、氢氧化钠、氢氧化钾、乙氧基钾、氢化钠和氢化钾组成的组中的至少一种；

所述质子供体和/或离子型反应助剂的加入方式选自由一次性加入方式、分批次加入方式和连续滴加方式组成的组；

所述芳纶纳米纤维胶体分散液为具有丁达尔效应的胶状分散体。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：

所述芳纶纳米纤维胶体分散液中的纳米纤维的固含量浓度为0.1-8重量%。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述模具的材质选自由塑料、金属、硅橡胶组成的组；

所述模具的形状选自由方形、圆桶、锥型组成的组中的至少一种；

所述凝固溶剂选自由水、乙醇、甲醇、丙醇组成的组中的至少一种；

所述凝固溶剂的体积与芳纶纳米纤维胶体分散液的体积比（1～500）: 1。