一种轻质型气凝胶复合保暖面料及其制备方法与

本发明属于面料生产，具体涉及一种轻质型气凝胶复合保暖面料及其制备方法。背景技术：1、气凝胶具有三维网格结构，是多孔型的纳米高分散材料，由于其结构特征，气凝胶具有密度小、导热率低以及孔隙率等特点，因此，气凝胶被广泛用于生产保暖面料，相较于采用常规纤维制成的保暖面料，含有气凝胶的保暖面料自重更轻且保暖性更好。然而，气凝突出的保暖效果来源于其多孔结构，但气凝胶纤维自身的结构强度存在缺陷，尤其将其应用于制造轻质型面料时，在长期使用的过程中，气凝胶的多孔结构会由于面料间的摩擦和反复的水洗受损，进而导致面料的保温性能逐渐下降，无法长期维持保温效果，针对此问题，本发明提供一种轻质型气凝胶复合保暖面料及其制备方法。技术实现思路1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种轻质型气凝胶复合保暖面料及其制备方法。2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：3、本发明提供了一种轻质型气凝胶复合保暖面料的制备方法，包括以下步骤：4、s1、制备纤维素基炭气凝胶：将纳米纤维素与溶剂混合获得混合液，对混合液进行真空冷冻干燥处理获得纤维素基气凝胶，随后对纤维素基气凝胶进行干燥和炭化处理，获得纤维素基炭气凝胶；5、s2、制备气凝胶面料：将纤维素基炭气凝胶、三氟乙酸、聚丙烯腈以及去去离子水均匀混合获得纺丝液，纺丝液机通过静电纺丝技术以丝状喷出，再依次通过纤维成型、牵伸、热定型以及卷绕处理后获得气凝胶纤维，利用气凝胶纤维纺织获得气凝胶面料；6、s3、制备整理剂：将纳米二氧化硅、复合树脂以及丙酮均匀混合获得整理剂；7、s4、面料后整理：利用整理剂对气凝胶面料进行浸渍处理，将浸渍后的面料烘干后获得成品面料。8、作为本发明的进一步优化方案，步骤s1中，溶剂选用氢氧化钠-硫脲-尿素水溶液，且纳米纤维素与氢氧化钠-硫脲-尿素水溶液的质量比为1:17。9、作为本发明的进一步优化方案，步骤s1中，对纤维素基气凝胶进行干燥和炭化处理的条件为在氮气的保护下，使纤维素基气凝胶以4℃/min速率升温到550℃并保温3h。10、作为本发明的进一步优化方案，按重量份计，步骤s2中，纺丝液的原料组成包括15-30份纤维素基炭气凝胶、2-5份三氟乙酸、10-15份聚丙烯腈以及去30-50份去离子水。11、作为本发明的进一步优化方案，步骤s2中，静电纺丝采用的纺丝电压为20-25kv，喷头至接收器的距离为15-30cm，纺丝液进给流速为0.7-1.2ml/h。12、作为本发明的进一步优化方案，步骤s3中，整理剂中纳米二氧化硅、复合树脂以及丙酮的质量比为1:3:5，复合树脂由环氧树脂与聚酰亚胺树脂以1:2的质量比混合而成。13、作为本发明的进一步优化方案，步骤s4中，浸渍处理的时长为10-25min，烘干温度100-130℃，烘干时长为10-15min。14、本发明还提供一种轻质型气凝胶复合保暖面料的制备方法，采用轻质型气凝胶复合保暖面料的制备方法制得15、本发明的有益效果在于：16、本发明通过对纤维素气凝胶进行炭化处理，提升了气凝胶的孔隙度，并提升了气凝胶内微孔分布的均匀度，采用此纤维素炭气凝胶制备获得的纤维和面料的轻质性和隔热性能得到显著提升，隔热性能的提升可实现更好的保温效果，针对面料的机械性能，本发明在纤维纺丝液中加入了三氟乙酸和聚丙烯腈，两种成分共同作用于纤维素基炭气凝胶，配合含环氧树脂和聚酰亚胺树脂的整理液对纤维起到的表面处理效果，有效增强了纤维强度，进而提升了面料强度，面料强度的提升又可间接加强面料维持保温效果的能力，使得面料可长期维持有效的保温效果。技术特征：1.一种轻质型气凝胶复合保暖面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：2.根据权利要求2所述的一种轻质型气凝胶复合保暖面料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，溶剂选用氢氧化钠-硫脲-尿素水溶液，且纳米纤维素与氢氧化钠-硫脲-尿素水溶液的质量比为1:17。3.根据权利要求1所述的一种轻质型气凝胶复合保暖面料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，对纤维素基气凝胶进行干燥和炭化处理的条件为在氮气的保护下，使纤维素基气凝胶以4℃/min速率升温到550℃并保温3h。4.根据权利要求1所述的一种轻质型气凝胶复合保暖面料的制备方法，其特征在于，按重量份计，所述步骤s2中，纺丝液的原料组成包括15-30份纤维素基炭气凝胶、2-5份三氟乙酸、10-15份聚丙烯腈以及去30-50份去离子水。5.根据权利要求1所述的一种轻质型气凝胶复合保暖面料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，静电纺丝采用的纺丝电压为20-25kv，喷头至接收器的距离为15-30cm，纺丝液进给流速为0.7-1.2ml/h。6.根据权利要求1所述的一种轻质型气凝胶复合保暖面料的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，整理剂中纳米二氧化硅、复合树脂以及丙酮的质量比为1:3:5，所述复合树脂由环氧树脂与聚酰亚胺树脂以1:2的质量比混合而成。7.根据权利要求1所述的一种轻质型气凝胶复合保暖面料的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中，浸渍处理的时长为10-25min，所述烘干温度100-130℃，烘干时长为10-15min。8.一种轻质型气凝胶复合保暖面料的制备方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的轻质型气凝胶复合保暖面料的制备方法制得。技术总结本发明涉及一种轻质型气凝胶复合保暖面料及其制备方法，属于面料生产技术领域，制备方法包括制备纤维素基炭气凝胶、制备气凝胶面料、制备整理剂以及面料后整理，其中，制备纤维素基炭气凝胶的具体操作为：将纳米纤维素与溶剂混合获得混合液，对混合液进行真空冷冻干燥处理获得纤维素基气凝胶，随后对纤维素基气凝胶进行干燥和炭化处理，获得纤维素基炭气凝胶。本发明通过对纤维素基气凝胶进行炭化处理直接提升了面料的保温性能，通过在利用纤维素基炭气凝胶制备纤维的过程中引入三氟乙酸和聚丙烯腈，并在将纤维纺织成型后采用含纳米二氧化硅和复合树脂的整理液对面料进行整理，综合加强了面料强度并间接提升了面料维持保温效果的能力。技术研发人员：张传贵,吴昆明,李伟,高吉娜受保护的技术使用者：高梵（浙江）信息技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/13