[发明专利]一种二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物/芳纶复合非织造材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物/芳纶复合非织造材料的制备方法，包括如下步骤：配置二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物溶液，将所述二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物溶液附着于芳纶非织造布上，再依次经凝胶、老化、置换改性、干燥处理后得到二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物/芳纶复合非织造材料；所述二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物溶液为将沸石咪唑酯骨架化合物粉末均匀分散在二氧化硅气凝胶水溶液中制备得到。本发明的二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物/芳纶复合非织造材料的制备方法，将二氧化硅气凝胶与沸石咪唑酯骨架化合物结合并结合至芳纶纤维中，使得制备得到的复合非织造材料与芳纶非织造布相比有更好的隔热效果。

技术领域

本发明涉及隔热材料技术领域，具体涉及一种二氧化硅气凝胶增强隔热复合非织造材料的制备方法、基于该制备方法制备得到的二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物/芳纶复合非织造材料，及该复合非织造材料在隔热材料中的应用。

背景技术

随着人们生活水平的日益改善和对美好生活的不懈追求，以及各种工业的逐步兴起，同时也伴随着许多重大安全事故，人们越来越注重材料的隔热性能。特别在消防领域中，尤其注重消防服的隔热性能。同时，随着近十几年建筑行业的蓬勃发展，建筑保温市场上的保温材料保温性能虽好，但易燃烧、并产生大量浓烟和毒气，而混凝土、泡沫玻璃、岩棉板等无机保温材料资源消耗大。

目前气凝胶材料因为其质轻、导热系数低等优点，被广泛用于建筑保温、航天、军事等领域。而消防服面料的隔热层主要是由立体网眼针织物或非织造材料制作，往往会为了提高隔热效果增加隔热层数，使得消防服变得更加厚重，而消防服的热导率却不会明显降低，这不但提高设计难度且增加了成本。而气凝胶具有轻质特性以及高孔隙率，较大的比表面积，低导热系数等特点，能很好的解决这一问题，穿着者能行动自如的在高温下工作。

然而现有的气凝胶材料仍存在以下几个缺陷，(1)气凝胶强力低，易干裂，“掉粉”；(2)超临界干燥的工艺复杂繁琐，生产效率低，产品成本较高，难以实现气凝胶的规模化和快速高效的制备。

因此，亟需开发一种能应用于消防服中的隔热轻薄的复合材料，且能解决气凝胶“掉粉”的问题，同时生产过程安全高效，可以实现大规模生产。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物/芳纶复合非织造材料的制备方法，制备得到的复合非织造材料隔热效果和力学性能良好。

为达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物/芳纶复合非织造材料的制备方法，包括以下步骤：配置二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物溶液，将所述二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物溶液附着于芳纶非织造布上，再依次经凝胶、老化、置换改性、干燥处理后得到二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物/芳纶复合非织造材料。

本发明的二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物溶液中的主体为二氧化硅气凝胶，采用沸石咪唑酯骨架化合物作为强力增强剂，提高复合材料的强力。用于防护服装的隔热部分，要有良好的隔热性能，选用隔热效果较好的芳纶非织造布，结合二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物，使得最终制备得到的复合材料质轻、隔热性能好、力学性能好。

根据本发明的一些优选实施方面，所述二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物溶液为将二维结构的沸石咪唑酯骨架化合物粉末均匀分散在二氧化硅气凝胶水溶液中制备得到；所述二氧化硅/沸石咪唑酯骨架化合物溶液中沸石咪唑酯骨架化合物的质量占比为0.11～0.13％，优选为0.12％，沸石咪唑酯骨架化合物粒子与二氧化硅气凝胶相结合，对气凝胶结构起到支撑作用。而且沸石咪唑酯骨架化合物具有较大的比表面积，还能提高织物的隔热性能，降低材料的导热系数，相对于其他物质如聚酰亚胺等更能显著降低最终复合材料的导热系数。同时，二维结构的沸石咪唑酯骨架化合物的CO₂吸附性能要明显好于三维结构，应用于耐高温防护服中，能够避免穿着人员因CO₂含量过高而造成缺氧。