[发明专利]超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体及其制备方法、应用

说明书

一种超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的制备方法，包括：将0.5‑5mm的聚苯硫醚超细纤维按照比例分散到羟甲基纤维素水溶液中，得到聚苯硫醚超细纤维分散液，其中纤维长度为0.5‑1mm、1‑2mm和2‑5mm的聚苯硫醚超细纤维的质量分数分别为0‑30％、50‑100％和0‑30％；将含有疏水基团的有机硅氧烷与含酸水溶液混合水解，然后再与聚苯硫醚超细纤维水分散液混合，搅拌，冷冻，真空冷冻干燥，干燥后脱水缩聚处理得到气凝胶弹性体。本发明的制备过程简单方便，无需使用有机溶剂，适合大规模生产，对聚苯硫醚纤维气凝胶进行调控，提高了气凝胶的柔性和回弹性，制得的超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体，具有优异的回弹性、柔性，高孔隙率，低热导率，热稳定及阻燃性好。

技术领域

本发明涉及纤维制造技术领域，具体涉及一种超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体及其制备方法、应用。

背景技术

气凝胶作为一种三维多孔网络结构的固体材料，其低密度、高孔隙率和大比表面积的特点使其可能应用于阻燃隔热、过滤吸附、减震、吸音等领域。为了满足气凝胶在国防、航天、民用领域的需求，气凝胶不仅需要优异的综合性能、热稳定性和低导热率，还应追求如柔性、高弹性、简单方便的制备方法、可大规模化生产等。传统的无机气凝胶由于力学强度差、脆性大、受力易破碎，极大的限制了其在高性能柔性领域的应用。而有机气凝胶(聚氨酯、聚脲、壳聚糖气凝胶)存在热稳定性差的缺点。因而设计出一种机械性能优异、热稳定好、低热导率、柔性好和回弹性能佳的新型气凝胶仍是该领域具有挑战性的问题。

聚苯硫醚(PPS)是主链上含有对亚苯基硫醚重复结构单元的聚合物，是一种新型功能性工程塑料，具有良好的耐热性、优异的耐化学腐蚀性和阻燃性，可广泛应用于高温过滤，特殊防护服，保温材料，电池隔膜等领域。目前还未有报道聚苯硫醚纤维气凝胶，其主要原因是聚苯硫醚纤维制作的气凝胶不易成型，或者成型后，热导率高，以及回弹性及柔性性能差，导致应用受限，无法满足应用需求。

发明内容

基于此，本发明提供了一种超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体及其制备方法、应用，以解决现有技术不能很好地将聚苯硫醚材料制作微/纳纤维并用作气凝胶的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体的制备方法，其包括以下步骤：

S1、将0.5-5mm的聚苯硫醚超细纤维按照比例分散到羟甲基纤维素水溶液中，得到聚苯硫醚超细纤维分散液，其中，长度为0.5-1mm的聚苯硫醚超细纤维的质量分数为0-30％，长度为1-2mm的聚苯硫醚超细纤维的质量分数为50-100％，长度为2-5mm的聚苯硫醚超细纤维的质量分数为0-30％；

S2、将含有疏水基团的有机硅氧烷与含酸水溶液混合水解，然后再与聚苯硫醚超细纤维水分散液混合，搅拌，冷冻，真空冷冻干燥，干燥后脱水缩聚处理得到超柔性聚苯硫醚纤维气凝胶弹性体。

作为本发明的进一步优选技术方案，步骤S1中所述的聚苯硫醚超细纤维以聚苯硫醚和碱溶性聚酯的混合料为原料，通过海岛熔融纺丝后牵伸热定型，再经碱解、切断得到。

作为本发明的进一步优选技术方案，步骤S1中制得的聚苯硫醚超细纤维的直径为0.5-1.5μm，其纤维为圆形。

作为本发明的进一步优选技术方案，步骤S2中含有疏水基团的有机硅氧烷为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；含酸水溶液为浓度0.01～6mmol/L的醋酸、草酸或盐酸。

作为本发明的进一步优选技术方案，步骤S2中，水解时间为15～30min；搅拌时间为1～3h；冷冻是在液氮中冷冻；真空冷冻干燥的工艺条件为：在真空度低于30Pa的真空环境下冷冻干燥聚合2～3天；干燥脱水缩聚处的理温度为40～90℃，时间为8～48h。