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芳纶气凝胶中空纤维及薄膜的制备与性能

2021-06-10牛亚慧,刘敬肖,史非,马闯闯,曾婷婷

大连工业大学学报 2021年3期

牛 亚 慧,刘 敬 肖,史 非,马 闯 闯,曾 婷 婷

(大连工业大学 纺织与材料工程学院,辽宁 大连 116034)

0 引 言

气凝胶是典型的介孔结构,轻质多孔,孔隙率高达80%~99.8%,同时具有很低的导热系数,在建筑、石油化工、航空航天、船舶、汽车内饰及服饰等方面具有广泛应用[1-3]。近几年,气凝胶基隔热材料的研究受到人们的广泛关注[4-7]。倪星元等[5]制备了SiO2气凝胶、聚酰亚胺和镀铝层组成的柔性多层薄膜,研究表明10层薄膜的隔热性能提高5倍。杨帆等[6]探讨了SiO2气凝胶在消防服中作为隔热层的应用。田骏等[7]制备了SiO2气凝胶/聚氨酯复合隔热材料,导热系数可达到0.091 W/(m·K)。因此气凝胶作为隔热保温材料,尤其是柔性气凝胶及气凝胶复合材料,具有广阔的应用空间和发展前景[8-14]。

芳纶纤维具有高强、高模及耐高温等一系列优异性能,分子结构如图1所示[15-16]。Yang等[17]制备了芳纶纳米纤维(ANF),且通过LBL自组装方法成功地将ANFs制备成薄膜,具有很高的温度弹性。Lyu等[18]将Kevlar纤维溶于二甲基亚砜,待溶解后利用旋转刮涂及冷冻干燥的方法,获得Kevlar水凝胶膜,再与相变材料复合获得了红外热隐身薄膜。Liu等[19]也通过该方法先溶解了Kevlar纤维,再经湿法纺丝,冷冻干燥及超临界干燥法获得机械强度高、热稳定性好的气凝胶纤维。Hu等[20]通过多次浸涂阳离子化PP多孔分离器,成功地制备了用于LIBs的新型ANF(Kevlar 49)涂层聚丙烯隔膜,所制得的隔膜热稳定性能显著提高,安全性也得到提高,该膜在锂离子电池中具有巨大的应用潜力。清华大学庹新林副研究员课题组成功组装了三维ANF气凝胶[21],可用于隔热吸附领域。……

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