一种隔热材料、消防服面料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种隔热材料、消防服面料及其制备方法。隔热材料的制备方法包括如下步骤：将沸石咪唑酯骨架化合物均匀分散在二氧化硅气凝胶溶液中，得到处理液，将所述处理液附着于芳纶1313非织造布上，再依次经凝胶化、老化、置换改性、干燥处理后得到所述隔热材料。本发明专利技术还提供了前述方法制备得到的隔热材料，以及含有该隔热材料的消防服面料。由于处理液中含有沸石咪唑酯骨架化合物以及二氧化硅气凝胶，该隔热材料具有改进的隔热性能和力学性能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种隔热材料、消防服面料及其制备方法


[0001]本专利技术具体涉及一种隔热材料、消防服面料及其制备方法。

技术介绍

[0002]芳纶纤维全称芳香族聚酰胺纤维，是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸碱、重量轻等优良性能。芳纶可分为间位芳纶(例如芳纶1313)和对位芳纶(例如芳纶1414)。其中芳纶1313具有持久的热稳定性、极佳的阻燃性、电绝缘性、杰出的化学稳定性、优良的机械特性、超强的耐辐射性等；而芳纶1414是一种高强度、高模量纤维，同时还具有密度低、韧性较好、耐热性优良、耐酸碱性好、耐化学溶剂等优点。芳纶1313因为具有较高的热稳定性，因此常被用于消防服等耐高温隔热领域。
[0003]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。
[0004]现有技术存在将芳纶纤维和二氧化硅气凝胶的复合材料作为消防服的隔热层，但是该类隔热材料的隔热性能还有待进一步改善，且二氧化硅气凝胶强度较低，会降低隔热层的强度，限制隔热层的使用环境，即该类材料的强度也有待进一步提高。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种隔热材料的制备方法，该制备方法得到的隔热材料具有优异的隔热性能和强度。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0007]一种隔热材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将沸石咪唑酯骨架化合物均匀分散在二氧化硅气凝胶溶液中，得到处理液，将所述处理液附着于芳纶1313非织造布上，再依次经凝胶化、老化、置换改性、干燥处理后得到所述隔热材料。
[0008]本专利技术选用的芳纶1313的隔热效果优异，同时采用的处理液中的主体成分为二氧化硅气凝胶，其导热系数低，隔热效果优异，可以进一步改善隔热材料的隔热性能，且该处理液采用沸石咪唑酯骨架化合物作为增强剂，可以提高最终隔热材料的力学强度。
[0009]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述处理液中沸石咪唑酯骨架化合物的质量占比为0.11～0.14％，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，还能协同增效，进一步提高织物的隔热性能，降低材料的导热系数。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的沸石咪唑酯骨架化合物，应用于消防服面料时，能够避免穿着人员因CO2含量过高而造成缺氧。
[0010]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述沸石咪唑酯骨架化合物为ZIF
‑
L。
[0011]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述二氧化硅气凝胶水溶液通过如下方法制备得到：
[0012]将正硅酸乙酯、乙醇、水按比例混合，然后加入盐酸调节pH值至酸性，经加热并搅拌后，加入氨水至溶液呈碱性，得到所述二氧化硅气凝胶水溶液。
[0013]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述溶液中正硅酸乙酯、乙醇、水的摩尔比为：1：(1
‑
10)：1。
[0014]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述正硅酸乙酯和所述盐酸的摩尔比为1:(1
×
10
‑4‑1×
10
‑3)。
[0015]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述处理液附着于芳纶非织造布上为将处理液滴加到芳纶非织造布上，滴加完之后保持浸润状态0.5
‑
2h。采用滴加而非传统的浸渍方式(将非织造布整体淹没于处理液中)，能够控制织物上的二氧化硅气凝胶的量，使得处理液更均匀充分地填充在织物中，并且不同批次中的织物含有的二氧化硅气凝胶的量基本相同。滴加时，可以合理规划滴加路径，并使整个非织造布成润湿状态。
[0016]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述凝胶的时间为24
‑
72h。
[0017]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述老化的时间为24
‑
48h。
[0018]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述置换改性的时间为12
‑
48h。
[0019]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述干燥的温度为30
‑
80℃。
[0020]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述干燥的时间为5
‑
15h。
[0021]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述芳纶非织造布在附着处理液前进行清洗和干燥，干燥的温度为40
‑
70℃。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，所述隔热材料的制备方法具体包括如下步骤：
[0023]S1：裁剪多个长为10cm、宽为10cm的芳纶1313非织造布试样，将其清洗干净后，放入烘箱中在40
‑
70℃下烘干。
[0024]S2：将不同量的沸石咪唑酯骨架化合物均匀分散在二氧化硅气凝胶溶液中，得到处理液，该处理液中ZIF
‑
L的质量占比为0.11％
‑
0.14％。
[0025]S3：将处理液滴加到芳纶1313非织造布上，滴加完之后保持浸润状态0.5
‑
2h，使得处理液中的二氧化硅和ZIF
‑
L更好的存留在芳纶1313中，且控制每个试样中含有的二氧化硅气凝胶的量相同。
[0026]S4：将SiO2/ZIF
‑
L溶液与芳纶1313非织造布一起静置一段时间(静置是滴加溶液后放在容器里等待凝胶)，等待处理液在织物上凝胶，待处理液凝胶后，对试样进行老化、置换改性、干燥等后处理，最后得到隔热材料。
[0027]其中，静置时间为24
‑
72h，老化时间为24
‑
48h，置换改性时间为12
‑
48h，干燥温度为30
‑
80℃，干燥时间为5
‑
15h。
[0028]本专利技术还提供了一种采用如上所述的制备方法制备得到的隔热材料。
[0029]本专利技术还提供了一种消防服面料，包括由外至内依次设置的外层、防水透气层和隔热层，所述隔热层包括前述本专利技术的隔热材料。
[0030]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述外层由高性能纤维材料制成，所述高性能纤维材料选自芳纶1414纤维、芳纶1313纤维、聚苯并咪唑(PBI)纤维、聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维或芳纶1414(质量分数为1
‑
99％)与芳纶1313(质量分数为1
‑
99％)的混纺纤维。
优选98％芳纶1313/2％芳纶1414。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔热材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将沸石咪唑酯骨架化合物均匀分散在二氧化硅气凝胶溶液中，得到处理液，将所述处理液附着于芳纶1313非织造布上，再依次经凝胶化、老化、置换改性、干燥处理后得到所述隔热材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述处理液中沸石咪唑酯骨架化合物的质量占比为0.11～0.14％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沸石咪唑酯骨架化合物为ZIF
‑
L。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅气凝胶溶液通过如下方法制备得到：将正硅酸乙酯、乙醇、水按比例混合，然后加入盐酸调节pH值至酸性，经加热并搅拌后，加入氨水至溶液呈碱性，得到所述二氧化硅气凝胶溶液。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述正硅酸乙酯、乙醇、水的摩尔比为：1：(1
‑
10)：1。6.根据权利要求1所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福娟，薛如晶，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：