本發(fā)明涉及超細(xì)纖維和氣凝膠，尤其涉及一種超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料在吸音材料、保溫材料或隔熱材料中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、超細(xì)纖維和氣凝膠材料因其優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，已在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。超細(xì)纖維具有高比表面積、良好的柔韌性和強(qiáng)度，常用于過(guò)濾、隔熱和吸附材料。而氣凝膠則以其低密度、高孔隙率和卓越的熱絕緣性能著稱，被廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑保溫和能源領(lǐng)域。

2、聚乙烯醇(pva)氣凝膠由于其生物相容性、可再生性和易加工性，成為一種重要的氣凝膠材料。然而，單一的pva氣凝膠在實(shí)際應(yīng)用中存在機(jī)械強(qiáng)度不足和韌性較差的問(wèn)題。因此，研究者嘗試將超細(xì)纖維與氣凝膠復(fù)合，來(lái)制備復(fù)合材料，從而提升氣凝膠材料的性能。但是復(fù)合得到的材料一方面仍存在機(jī)械強(qiáng)度不足和韌性較差的問(wèn)題。另一方面，在大規(guī)模生產(chǎn)中還面臨著纖維均勻分散、氣凝膠結(jié)構(gòu)一致性等問(wèn)題，難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。綜上，如何制備出一種具有高強(qiáng)的、性能優(yōu)異的聚乙烯醇?xì)饽z復(fù)合材料是亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料在吸音材料、保溫材料或隔熱材料中的應(yīng)用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料在吸音材料、保溫材料或隔熱材料中的應(yīng)用，所述超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料的制備方法包含下列步驟：

4、將高強(qiáng)水凝膠/超細(xì)纖維非織造復(fù)合材料浸沒(méi)于水中，進(jìn)行冷凍，冷凍結(jié)束后進(jìn)行冷凍干燥，得到所述的超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料。

5、作為優(yōu)選，所述高強(qiáng)水凝膠/超細(xì)纖維非織造復(fù)合材料的制備方法包含下列步驟：

6、(1)將第一聚合物和第二聚合物獨(dú)立地進(jìn)行熔融，得到第一聚合物的熔體和第二聚合物的熔體；將第一聚合物的熔體和第二聚合物的熔體進(jìn)行復(fù)合紡絲，得到水溶性聚乙烯醇雙組份纖維；所述第一聚合物為熱塑性聚乙烯醇；

7、(2)將水溶性聚乙烯醇雙組份纖維進(jìn)行牽伸，得到短纖維；

8、(3)將短纖維進(jìn)行梳理，得到聚乙烯醇雙組份纖維網(wǎng)；

9、(4)將聚乙烯醇雙組份纖維網(wǎng)進(jìn)行加固，得到水溶性聚乙烯醇雙組份梳理-針刺非織造材料；

10、(5)將水溶性聚乙烯醇雙組份梳理-針刺非織造材料進(jìn)行水溶開纖處理，得到包含非織造材料的溶液；

11、(6)將包含非織造材料的溶液和外加劑溶液混合，順次進(jìn)行交聯(lián)和冷凍處理，得到所述的高強(qiáng)水凝膠/超細(xì)纖維非織造復(fù)合材料。

12、作為優(yōu)選，步驟(1)所述熱塑性聚乙烯醇的重均分子量為5000～8000，熱塑性聚乙烯醇的醇解度為88～99％，熱塑性聚乙烯醇的聚合度為400～1000，熱塑性聚乙烯醇的熔融流動(dòng)指數(shù)為25～60g/10min；

13、所述第二聚合物包括聚乙烯類化合物、聚丙烯類化合物、聚酯類化合物、聚酰胺類化合物和聚乳酸類化合物中的一種或幾種；

14、水溶性聚乙烯醇雙組份纖維中熱塑性聚乙烯醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～90％。

15、作為優(yōu)選，所述冷凍的環(huán)境為液氮環(huán)境。

16、作為優(yōu)選，所述冷凍干燥的溫度為-20～-60℃。

17、作為優(yōu)選，所述超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為10.6～14.0mpa；超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料在40℃下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.04061～0.04357w·m-1·k-1，在80℃下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.04531～0.04762w·m-1·k-1；超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料在1000hz下的吸聲系數(shù)為0.80～0.84，在2000hz下的吸聲系數(shù)為0.91～0.94，在4000hz下的吸聲系數(shù)為0.96～0.98。

18、本發(fā)明的有益效果是：

19、本發(fā)明制備的超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料中，聚乙烯醇?xì)饽z在非織造材料內(nèi)部的均勻填充，實(shí)現(xiàn)了以超細(xì)纖維為骨架，氣凝膠與超細(xì)纖維之間的相互包覆，制備過(guò)程綠色環(huán)保、快速便捷，超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料兼具高強(qiáng)、保溫、降噪和可規(guī)模化制備等特點(diǎn)，可以用于吸音材料、保溫材料、隔熱材料等領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.一種超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料在吸音材料、保溫材料或隔熱材料中的應(yīng)用，其特征在于，所述超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料的制備方法包含下列步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料在吸音材料、保溫材料或隔熱材料中的應(yīng)用，其特征在于，所述高強(qiáng)水凝膠/超細(xì)纖維非織造復(fù)合材料的制備方法包含下列步驟：

3.如權(quán)利要求2所述的超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料在吸音材料、保溫材料或隔熱材料中的應(yīng)用，其特征在于，步驟(1)所述熱塑性聚乙烯醇的重均分子量為5000～8000，熱塑性聚乙烯醇的醇解度為88～99％，熱塑性聚乙烯醇的聚合度為400～1000，熱塑性聚乙烯醇的熔融流動(dòng)指數(shù)為25～60g/10min；

4.如權(quán)利要求3所述的超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料在吸音材料、保溫材料或隔熱材料中的應(yīng)用，其特征在于，所述冷凍的環(huán)境為液氮環(huán)境。

5.如權(quán)利要求4所述的超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料在吸音材料、保溫材料或隔熱材料中的應(yīng)用，其特征在于，所述冷凍干燥的溫度為-20～-60℃。

6.如權(quán)利要求5所述的超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料在吸音材料、保溫材料或隔熱材料中的應(yīng)用，其特征在于，所述超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為10.6～14.0mpa；超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料在40℃下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.04061～0.04357w·m-1·k-1，在80℃下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.04531～0.04762w·m-1·k-1；超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料在1000hz下的吸聲系數(shù)為0.80～0.84，在2000hz下的吸聲系數(shù)為0.91～0.94，在4000hz下的吸聲系數(shù)為0.96～0.98。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于超細(xì)纖維和氣凝膠技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料在吸音材料、保溫材料或隔熱材料中的應(yīng)用。超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料的制備方法包含下列步驟：將高強(qiáng)水凝膠/超細(xì)纖維非織造復(fù)合材料浸沒(méi)于水中，進(jìn)行冷凍，冷凍結(jié)束后進(jìn)行冷凍干燥，得到超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料。本發(fā)明制備的超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料中，聚乙烯醇?xì)饽z在非織造材料內(nèi)部的均勻填充，實(shí)現(xiàn)了以超細(xì)纖維為骨架，氣凝膠與超細(xì)纖維之間的相互包覆，制備過(guò)程綠色環(huán)保、快速便捷，超細(xì)纖維/氣凝膠復(fù)合材料兼具高強(qiáng)、保溫、降噪和可規(guī)?；苽涞忍攸c(diǎn)，可以用于吸音材料、保溫材料、隔熱材料等領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：朵永超,錢曉明,宋兵,符浩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10