一种基于聚烯烃制备轻质高保暖性的气凝胶功能母粒及其制备方法

本发明涉及一种基于聚烯烃制备轻质高保暖性的气凝胶功能母粒及其制备方法，属于功能材料制备。

背景技术：

1、传统羽绒、羊毛等天然保暖材料虽然热阻高，但存在资源受限、易吸湿板结、洗涤后保暖性下降以及可能引发过敏等问题。常规中空涤纶、丙纶等化学纤维虽能做成轻质絮片，其保暖机理仍依赖于“空气－纤维”两相静态隔热，保暖效果差。以二氧化硅气凝胶为代表的超临界干燥气凝胶可将静态空气的热导率进一步降低，但制备成本高、脆性大、机械强度低、难以承受纺丝拉伸、需二次成型才能复合到纤维或膜材料中，限制了其在纺织服装领域的大规模应用。

2、近年来出现的“气凝胶粉体/纤维复合”技术，大多采用无机气凝胶粉末与pet或pp共混造粒，再通过熔融纺丝制备纤维。但是这个方法存在以下问题：无机气凝胶密度高，在聚合物熔体中易团聚、沉降，可纺性差；气凝胶表面亲水羟基与聚烯烃界面相容性差，导致复合体系力学性能骤降；无机气凝胶对剪切敏感，螺杆挤出时孔结构易塌陷，保暖提升有限；需额外添加偶联剂、分散剂，工艺窗口窄，成本高。

3、因此，亟需一种力学性能好、能用于纺丝的气凝胶材料，以及其制备的母粒、纤维、织物具有良好的质轻、保暖效果。

技术实现思路

1、[技术问题]

2、常规气凝胶材料脆性大、机械强度低、难以承受纺丝拉伸；

3、常规的气凝胶复合材料很难同时满足质轻、保暖效果。

4、[技术方案]

5、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于聚烯烃制备轻质高保暖性的气凝胶功能母粒及其制备方法。

6、具体来说，本发明先以硫酸镍、硫酸铜、硫酸钴、硫酸银、硫酸钨为原料，制备得到nicuagwco-mos2高熵合金气凝胶；之后将其和聚烯烃混合，制备得到母粒；最后将母粒进行纺丝、织造，得到质轻、保暖的织物。本发明制备的织物远红外线发射率≥0.92，远红外辐射温升值在3℃以上；抗菌率在99％以上；中空度15-20％；拉伸强度达到250mpa以上，断裂伸长率达到95％以上。

7、本发明的第一个目的是提供一种制备nicuagwco-mos2高熵合金气凝胶的方法，包括如下步骤：

8、(1)将硫酸镍、硫酸铜、硫酸钴溶解在乙二醇水溶液中，之后加入硫酸银混合，再加入硫酸钨分散均匀，得到混合溶液；

9、(2)在混合溶液中加入环氧丙烷，在20-40℃下凝胶20-40min，在80-100℃下凝胶3-8h，形成湿凝胶；

10、(3)采用无水乙醇对于湿凝胶进行置换，置换结束后，在40-50℃、6-10mpa下干燥3-7h；在400-500℃下处理10-30min，降至常温，研磨，得到nicuagwco-mos2高熵合金气凝胶。

11、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)的乙二醇水溶液中乙二醇和水的体积比为0.5-1.5：1。

12、在本发明的一种实施方式中，硫酸镍、硫酸铜、硫酸银、硫酸钨、硫酸钴的总质量与乙二醇水溶液、环氧丙烷的用量为1g：5-10ml：0.5-1.5ml。

13、在本发明的一种实施方式中，硫酸镍、硫酸铜、硫酸银、硫酸钨、硫酸钴的摩尔比为1：0.8-1.2：0.1-0.3：0.05-0.2：0.8-1.2。

14、本发明的第二个目的是本发明所述的方法制备得到的nicuagwco-mos2高熵合金气凝胶。

15、本发明的第三个目的是提供一种基于聚烯烃制备轻质高保暖性的气凝胶功能母粒的方法，包括如下步骤：

16、采用高速混合机将nicuagwco-mos2高熵合金气凝胶和聚烯烃均质混合，通过双螺杆挤出机挤出、拉条、冷却、切粒，得到轻质高保暖性的气凝胶功能母粒。

17、在本发明的一种实施方式中，nicuagwco-mos2高熵合金气凝胶和聚烯烃的质量比为1-10：80-95。

18、在本发明的一种实施方式中，聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯等中的一种或几种。

19、在本发明的一种实施方式中，挤出是240-260℃下挤出。

20、在本发明的一种实施方式中，拉条是牵伸2-4倍。

21、本发明的第四个目的是本发明所述的方法制备得到的轻质高保暖性的气凝胶功能母粒。

22、本发明的第五个目的是目的是提供一种制备轻质高保暖性的气凝胶功能纤维的方法，包括如下步骤：

23、将气凝胶功能母粒和聚烯烃切片按照质量比30-50：50共混，通过双螺杆挤出机熔融纺丝、牵伸、定型，且，熔融纺丝过程中间歇通入气体，形成中空竹节结构；得到气凝胶功能纤维。

24、在本发明的一种实施方式中，聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯等中的一种或几种。

25、在本发明的一种实施方式中，熔融纺丝的温度为250-260℃。

26、在本发明的一种实施方式中，牵伸的倍数为1-10倍。

27、在本发明的一种实施方式中，定型的温度为120-150℃。

28、在本发明的一种实施方式中，通入气体的时间为0.1-0.3s。

29、在本发明的一种实施方式中，不通入气体的时间为0.01-0.03s。

30、在本发明的一种实施方式中，气体的流量为1-2ml/s。

31、在本发明的一种实施方式中，气体为氮气。

32、本发明的第六个目的是本发明所述的方法制备得到的气凝胶功能纤维。

33、本发明的第七个目的是提供一种制备气凝胶功能织物的方法，包括如下步骤：

34、将气凝胶功能纤维作为经纱和纬纱，按照经纱密度、纬纱密度为260-280根/10cm、450-500根/10cm进行平纹编织，得到气凝胶功能织物。

35、本发明的第八个目的是本发明所述的方法制备得到的气凝胶功能织物。

36、本发明的第九个目的是本发明所述的气凝胶功能织物、气凝胶功能纤维、气凝胶功能母粒、nicuagwco-mos2高熵合金气凝胶在产业用纺织品领域的应用。

37、本发明的第十个目的是提供一种改善聚烯烃材料质轻保暖性能的方法，其采用了本发明所述的气凝胶功能织物、气凝胶功能纤维、气凝胶功能母粒、nicuagwco-mos2高熵合金气凝胶。

38、[有益效果]

39、(1)本发明制备的织物远红外线发射率≥0.92，远红外辐射温升值在3℃以上。

40、(2)本发明制备的织物抗菌率在99％以上；中空度15-20％。

41、(3)本发明制备的织物拉伸强度达到250mpa以上，断裂伸长率达到95％以上。

42、(4)本发明的方法简单，使用更为方便。

1.一种制备nicuagwco-mos2高熵合金气凝胶的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.权利要求1所述的方法制备得到的nicuagwco-mos2高熵合金气凝胶。

3.一种基于聚烯烃制备轻质高保暖性的气凝胶功能母粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.权利要求3所述的方法制备得到的轻质高保暖性的气凝胶功能母粒。

5.一种制备轻质高保暖性的气凝胶功能纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.权利要求5所述的方法制备得到的气凝胶功能纤维。

7.一种制备气凝胶功能织物的方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.权利要求7所述的方法制备得到的气凝胶功能织物。

9.权利要求8所述的气凝胶功能织物、权利要求6所述的气凝胶功能纤维、权利要求4所述的气凝胶功能母粒、权利要求2所述的nicuagwco-mos2高熵合金气凝胶在产业用纺织品领域的应用。

10.一种改善聚烯烃材料质轻保暖性能的方法，其特征在于，采用了权利要求8所述的气凝胶功能织物、权利要求6所述的气凝胶功能纤维、权利要求4所述的气凝胶功能母粒、权利要求2所述的nicuagwco-mos2高熵合金气凝胶。