本技术涉及一种聚醚醚酮气凝胶纤维及其制备方法,属于气凝胶纤维技术领域。本发明的聚醚醚酮气凝胶纤维的制备方法,先由结晶性聚醚醚酮材料制备得到可溶性聚醚醚酮‑1,3‑二硫戊环,然后将可溶性聚醚醚酮‑1,3‑二硫戊环和聚乙烯吡咯烷酮溶解在极性溶剂中搅拌得到纺丝液,将纺丝液真空除泡后挤出到凝固浴中,最后经溶剂置换,真空冷冻干燥,得到聚醚醚酮气凝胶纤维。该制备方法工艺简单,后续流程连续,有望实现大规模生产;制备得到的气凝胶纤维具有典型的三维立体网络结构、较低的线密度、较高的强度和良好的韧性,且具有良好的可纺性,其多孔结构为后续填充或吸附相变材料进而应用在纺织、特种服装等保温领域提供了可能性。
背景技术
气凝胶是指通过溶胶-凝胶法采用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固体材料,具有低密度、高孔隙率、大比表面积等优点,因而在保温隔热、催化负载,吸附过滤等方面有着广泛应用。
气凝胶纤维在兼具气凝胶优良性能的基础上,还具有纤维的柔韧性和良好的机械性能。现有的气凝胶纤维多为芳纶气凝胶纤维、聚酰亚胺气凝胶纤维、纤维素气凝胶纤维以及各种无机气凝胶纤维,但这类气凝胶纤维的机械性能仍然处于较弱的水平,气凝胶纤维的机械性能的提升都需要后续加工改性,复杂的制备工艺也使得气凝胶纤维的生产面临巨大的挑战。
如:专利CN116905120A公开了一种聚酰亚胺复合气凝胶纤维的制备方法,该制备方法向聚酰胺酸盐溶液中加入二氧化硅气凝胶前驱体水解液制备复合纺丝液,经湿法纺丝后依次进行溶剂置换、冷冻干燥,得到所述的聚酰亚胺气凝胶纤维。该专利中,聚酰胺酸的化学亚胺化直接在凝固浴中进行,使得反应条件温和,反应过程可控,适合大规模生产。
专利CN115073803B公开了一种高韧性芳纶气凝胶纤维的制备方法,该方法中并未以传统的冷冻干燥或超临界干燥处理气凝胶纤维,而是在常压下干燥制备得到具有高孔隙率、纳米级孔径以及极高断裂韧性的气凝胶纤维,不仅提高了生产效率还降低了生产成本。
专利CN117127281A公开了一种细菌纤维素/聚氨酯复合气凝胶纤维的制备方法,上述制备方法中热塑性聚氨酯的引入在一定程度上保护了气凝胶骨架,有效增强了气凝胶纤维的机械强度,复合气凝胶纤维的三维立体网络骨架和多孔结构使得所述的气凝胶纤维力学性能优异,保温隔热性能良好。
聚芳醚酮材料由于其优异的机械性能、耐温性能以及耐酸碱性能等被广泛应用于各个领域,但聚芳醚酮材料的耐溶剂性以及较高的加工温度给聚芳醚酮气凝胶纤维的制备生产带来了许多难题。
实现思路