柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜、其制备方法及应用。所述柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜具有连通的三维网络梯度孔结构，该气凝胶薄膜能够拉伸7倍以上，且能够任意角度折叠、卷曲。所述制备方法包括：使热塑性弹性体溶液与纳米孔模组悬浮液均匀混合，获得混合溶液；将所述混合溶液施加于衬底上，之后转移至相分离造孔剂中，经溶剂诱导相分离，形成多孔薄膜，之后干燥处理，获得柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜。本发明专利技术的柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜具有良好的力学、柔韧性、透湿、疏水性能，易于实现连续化、规模化生产，可直接用作隔热保温、疏水透湿透气材料、过滤膜材料等，也可用作柔性功能复合材料的基底。底。底。

【技术实现步骤摘要】
柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种气凝胶薄膜的制备方法，具体涉及一种柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜及其制备方法与应用，属于纳米材料


技术介绍

[0002]气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体。一般常见的气凝胶为硅气凝胶，对于二氧化硅气凝胶来说，孔隙率高达90％，孔径分布在1～100nm，比表面积为200～1000m2/g，优点众多，但是这些高性能导致了其强度和韧性都比较差，因此如何解决气凝胶易碎和力学性能不好的问题成为了一个难点。
[0003]目前，CN104609430A中提到通过将清洗干燥的玻璃基底在二氧化硅溶胶中浸渍后等速提拉镀膜，得到湿凝胶薄膜；随后常压干燥,得到二氧化硅气凝胶薄膜；CN1544324A利用溶胶凝胶法直接旋转涂膜得到二氧化硅薄膜；CN111977644A利用湿法纺膜辅助的溶胶
‑
凝胶法，得到石墨烯水凝胶薄膜，随后置换干燥得到石墨烯气凝胶薄膜。现阶段的气凝胶薄膜有二氧化硅气凝胶薄膜、聚酰亚胺气凝胶薄膜、石墨烯气凝胶薄膜、壳聚糖气凝胶薄膜等，种类还比较有限，更多具有优异性能的气凝胶薄膜亟待研发。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的不足和材料的局限性，本专利技术的主要目的在于提供一种柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜、其制备方法及应用。
[0005]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0006]本专利技术实施例提供了一种柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜，它具有连通的三维网络梯度孔结构，所述梯度孔结构由孔径为2～50nm的介孔和孔径为50nm～1000μm的大孔组成，所述柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜能够拉伸7倍以上，拉伸强度为0.1MPa～10MPa，断裂伸长率为1％～700％，且能够任意角度折叠、卷曲。
[0007]在一些实施例中，所述柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜为柔性自支撑薄膜，厚度为10～1000μm，密度为0.01～0.10g/cm3，疏水角为100
°
～170
°
，热导率为0.0328～0.1000W/m
·
K。
[0008]本专利技术实施例还提供了一种柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜的制备方法，其包括：
[0009]使热塑性弹性体与第一有机溶剂均匀混合，形成热塑性弹性体溶液；
[0010]使纳米孔模组均匀分散于第二有机溶剂中，形成纳米孔模组悬浮液；
[0011]使所述热塑性弹性体溶液与纳米孔模组悬浮液均匀混合，获得混合溶液；
[0012]将所述混合溶液施加于一衬底上，之后转移至相分离造孔剂中，经溶剂诱导相分离，形成多孔薄膜；
[0013]对所述多孔薄膜进行干燥处理，获得柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜。
[0014]在一些实施例中，所述热塑性弹性体包括热塑性聚氨酯母料、聚苯乙烯基弹性体
等。
[0015]在一些实施例中，所述纳米孔模组包括超疏水氧化硅气凝胶、亲水氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、高分子基气凝胶、纤维素气凝胶等中的任意一种或两种以上的组合。
[0016]本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜。
[0017]本专利技术实施例还提供了前述柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜于制备隔热保温材料、疏水透湿透气材料、过滤膜材料或柔性功能复合材料基底等产品中的用途。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的优点至少在于：
[0019]1)本专利技术提供的柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜同时具有优异的力学、柔韧性、疏水性能以及优异的透湿透气性能；同时，所述柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜可裁剪，可折叠，可卷曲，可扭曲；
[0020]2)本专利技术提供的柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜制备方法简单，原料来源广泛，价格低廉，易于进行连续化、规模化生产；
[0021]3)本专利技术提供的柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜具有良好的应用前景，可用作隔热保温材料、疏水透湿透气材料、过滤膜材料、柔性功能复合材料基底等。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例1
‑
7中柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜的制备路线示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例1中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜扫描电子显微镜图；
[0025]图3为本专利技术实施例1中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜的疏水角照片；
[0026]图4为本专利技术实施例1中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜的红外光谱图；
[0027]图5为本专利技术实施例1中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜在拉伸模式下的应力
‑
应变曲线图；
[0028]图6为本专利技术实施例2中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜扫描电子显微镜图；
[0029]图7为本专利技术实施例2中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜的疏水角照片；
[0030]图8为本专利技术实施例2中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜的红外光谱图；
[0031]图9为本专利技术实施例2中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜在拉伸模式下的应力
‑
应变曲线图；
[0032]图10为本专利技术实施例3中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜扫描电子显微镜图；
[0033]图11为本专利技术实施例3中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜的疏水角照片；
[0034]图12为本专利技术实施例3中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜的红外光谱图；
[0035]图13为本专利技术实施例3中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜在拉伸模式下的应力
‑
应变曲线图；
[0036]图14为本专利技术实施例4中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜扫描电子显微镜图；
[0037]图15为本专利技术实施例4中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜的疏水角照片；
[0038]图16为本专利技术实施例4中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜的红外光谱图；
[0039]图17为本专利技术实施例4中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜在拉伸模式下的应力
‑
应变曲线图；
[0040]图18为本专利技术实施例5中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜扫描电子显微镜图；
[0041]图19为本专利技术实施例5中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜的疏水角照片；
[0042]图20为本专利技术实施例5中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜的红外光谱图；
[0043]图21为本专利技术实施例5中所获柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜在拉伸模式下的应力
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜，其特征在于，所述柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜具有连通的三维网络梯度孔结构，所述梯度孔结构由孔径为2～50nm的介孔和孔径为50nm～1000μm的大孔组成，所述柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜能够拉伸7倍以上，拉伸强度为0.1MPa～10MPa，断裂伸长率为1％～700％，且能够任意角度折叠、卷曲。2.根据权利要求1所述的柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜，其特征在于：所述柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜为柔性自支撑薄膜，厚度为10～1000μm，密度为0.01～0.10g/cm3，疏水角为100
°
～170
°
，热导率为0.0328～0.1000W/m
·
K。3.一种柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜的制备方法，其特征在于包括：使热塑性弹性体与第一有机溶剂均匀混合，形成热塑性弹性体溶液；使纳米孔模组均匀分散于第二有机溶剂中，形成纳米孔模组悬浮液；使所述热塑性弹性体溶液与纳米孔模组悬浮液均匀混合，获得混合溶液；将所述混合溶液施加于一衬底上，之后转移至相分离造孔剂中，经溶剂诱导相分离，形成多孔薄膜；对所述多孔薄膜进行干燥处理，获得柔性可拉折梯度孔结构气凝胶薄膜。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述热塑性弹性体包括热塑性聚氨酯母料和/或聚苯乙烯基弹性体，优选的，所述热塑性弹性体的密度为1～1.5g/cm3；和/或，所述制备方法包括：将热塑性弹性体溶解于第一有机溶剂中，形成所述热塑性弹性体溶液；优选的，所述热塑性弹性体溶液的浓度为5～30wt％；优选的，所述溶解的温度为20～80℃；和/或，所述第一有机溶剂包括氮氮二甲基乙酰胺、四氢呋喃、丙酮、二甲基亚砜中的任意一种或两种以上的组合。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锦，单夏梦，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：