【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隔热材料，具体涉及一种隔热防水聚酰亚胺气凝胶及其制备方法。
技术介绍
1、气凝胶独特的三维网络结构赋予其高孔隙率、低密度、高比表面积、低热导率、低介电常数等特性，使其显示出在航空航天、军用设备、消防安全等领域的应用潜能。在消防安全领域，具备优异的耐高温性能、阻燃和隔热的热防护性能的消防防护服，对于各种环境下，特别是面临火灾环境时维护人员安全显得至关重要。
2、聚酰亚胺作为一种新型的聚合物材料，因其优异的热性能受到科研人员的广泛关注，目前已有多种聚酰亚胺气凝胶用于高温隔热材料，但是仍然面临着隔热性能的进一步提升、力学性能欠佳和制备周期长、效率低等问题。因此，迫切需要开发一种具有轻质、优异隔热性能和防水性能的聚酰亚胺气凝胶，从而为高温和潮湿环境中工作的消防员提供更有力的安全保障。
技术实现思路
1、针对现有技术中的不足，本专利技术公开一种高阻燃性、可耐高温，具有优异的压缩性能、隔热性能和防水性能的聚酰亚胺气凝胶及其制备方法，该气凝胶可满足多种应用场景的隔热需求。
2、为了实现以上技术目的，一方面，本专利技术提出一种隔热防水聚酰亚胺气凝胶的制备方法，该方法将聚酰亚胺(pi)微米纤维、聚酰胺酰亚胺(pai)纳米纤维及双马来酰亚胺(bmi)于醇类溶剂中均质分散，得到混合分散液；所述混合分散液经定向冷冻、热处理得到所述隔热防水聚酰亚胺气凝胶；其中，所述聚酰亚胺微米纤维与所述聚酰胺酰亚胺纳米纤维的质量比为1:7-3:1。
3、在上述技术方案采用三
4、上述技术方案中，混合分散液的冷冻方式也直接影响所制备气凝胶的综合性能。本专利技术研发团队基于探索实验发现，若直接将混合分散液置于冷冻设备中任由冰晶随机生长，有可能会出现分散液分层或气凝胶结构不稳定的状况。上述技术方案采用定向冷冻的方式使得冰晶从下往上以单一定向方向生长，由于pi微米纤维和pai纳米纤维的直径相差极大，在定向冷冻过程中，纤维体积和重量较大的pi微米纤维阻碍了冰晶的定向生长和生长速率，进一步降低了冰晶在冻结铸造过程中的溶合概率，由此形成的片状次生孔孔壁弯曲迂回、且次生孔孔径较小，更有助降低气体热传导。本专利技术实施例中通过性能测试，验证了本专利技术防水隔热气凝胶优异的隔热及压缩性能。
5、在本专利技术的进一步示例中，对所述pi微米纤维和pai纳米纤维的质量比，所述pi微米纤维和pai纳米纤维的直径范围，所述定向冷冻的控制条件，所述有机溶剂的种类，以及在制备过程中添加防水剂以增强气凝胶防水性能等技术特征进行了探索和优化，从而进一步增强气凝胶的防水、隔热及力学性能等，以提供满足消防防护热性能和防水性能需求的产品。
6、另一方面，本专利技术提出了采用上述制备方法制得的隔热防水聚酰亚胺气凝胶。
7、与现有技术相比，本专利技术以三种聚酰亚胺材料为原料，通过定向冷冻和热处理得到气凝胶，原料间的酰亚胺官能团增强了微纳米纤维间的界面作用，提升了气凝胶的力学性能；bmi通过热聚合反应作用于直径差值极大的pi微米纤维和pai纳米纤维，结合定向冷冻工艺得到了刚柔耦合的气凝胶的微观结构。该制备方法操作简单高效，适合规模化生产；所制备气凝胶具备高阻燃、耐高温，以及优异的压缩性能、隔热性能和防水性能，可满足多种应用场景的隔热需求。
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1.一种隔热防水聚酰亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于，将聚酰亚胺微米纤维、聚酰胺酰亚胺纳米纤维及双马来酰亚胺于醇类溶剂中均质分散，得到混合分散液；所述混合分散液经定向冷冻、热处理得到所述隔热防水聚酰亚胺气凝胶；其中，所述聚酰亚胺微米纤维与所述聚酰胺酰亚胺纳米纤维的质量比为1:7-3:1。
2.根据权利要求1所述的隔热防水聚酰亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺微米纤维与所述聚酰胺酰亚胺纳米纤维的质量比为1:3-3:1。
3.根据权利要求2所述的隔热防水聚酰亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺微米纤维与所述聚酰胺酰亚胺纳米纤维的质量比为1:1。
4.根据权利要求1所述的隔热防水聚酰亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺微米纤维的直径范围为12-17.4μm，所述聚酰胺酰亚胺纳米纤维的直径为200-1000nm。
5.根据权利要求1所述的隔热防水聚酰亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于，所述定向冷冻操作中采用液氮进行定向冷冻；所述定向冷冻的时间为8～30min。
6.根据权利要求1所述的隔热防水聚酰亚
7.根据权利要求1所述的隔热防水聚酰亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于，所述醇类溶剂选自叔丁醇或叔丁醇水溶液。
8.根据权利要求1所述的隔热防水聚酰亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于，所述混合分散液中添加防水剂。
9.根据权利要求8所述的隔热防水聚酰亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于，所述防水剂包括有机硅类防水剂、聚氨酯类防水剂、石蜡类防水剂中的一种或多种；所述混合分散液中防水剂的体积含量为不超过10％。
10.根据权利要求1-9任一项所述制备方法制得的隔热防水聚酰亚胺气凝胶。
...【技术特征摘要】
1.一种隔热防水聚酰亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于，将聚酰亚胺微米纤维、聚酰胺酰亚胺纳米纤维及双马来酰亚胺于醇类溶剂中均质分散，得到混合分散液；所述混合分散液经定向冷冻、热处理得到所述隔热防水聚酰亚胺气凝胶；其中，所述聚酰亚胺微米纤维与所述聚酰胺酰亚胺纳米纤维的质量比为1:7-3:1。
2.根据权利要求1所述的隔热防水聚酰亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺微米纤维与所述聚酰胺酰亚胺纳米纤维的质量比为1:3-3:1。
3.根据权利要求2所述的隔热防水聚酰亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺微米纤维与所述聚酰胺酰亚胺纳米纤维的质量比为1:1。
4.根据权利要求1所述的隔热防水聚酰亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺微米纤维的直径范围为12-17.4μm，所述聚酰胺酰亚胺纳米纤维的直径为200-1000nm。
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：王静，胡华斌，李彩云，焦亚男，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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