一种具有隔热特性的非织造复合材料及其制备方法
专利汇可以提供一种具有隔热特性的非织造复合材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种具有 隔热 特性的非织造 复合材料 及其制备方法，属于非织造复合材料领域，该非织造复合材料是由蓬松非织造材料和梯度涂层组成，其制造方法为：（1）制造由耐热 纤维 和低熔点纤维组成的蓬松非织造材料，（2）耐热涂层的制备，（3）耐热涂层与蓬松非织造材料的梯度复合。所述非织造复合材料内部具有从致密到质疏的梯度分布结构涂层，并且涂层内含有耐热性能与隔热性优良的无机气凝胶颗粒和金属颗粒，因此具有蓬松性、高强度、柔性、弹性、耐高温、耐隔离 辐射 热，同时还具有穿着安全性，可以在消防服、保温隔热垫、高温过滤、隔热密封垫、耐火材料、 内燃机 隔热、油 罐车 隔热、排气管的消音隔热材料等领域具有良好的应用。，下面是一种具有隔热特性的非织造复合材料及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种具有隔热特性的非织造复合材料，其特征在于：所述非织造复合材料是由蓬松非织造材料和耐热涂层组成，所述耐热涂层在蓬松非织造材料的厚度方向上表现为梯度分布；所述蓬松非织造材料是由有机耐高温纤维、蓬松纤维和热粘结纤维组成面密度在30~
200 g/m2，孔隙率在85 99%的纤维集合体；所述蓬松非织造材料各组分的重量百分比为有~
机耐高温纤维70 85%、蓬松纤维0 10%、热粘结纤维15 20%；表层耐热涂层的孔隙为90 10 μ~ ~ ~ ~
m，底层耐热涂层的孔隙为1 3μm。
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2.根据权利要求1所述的具有隔热特性的非织造复合材料，其特征在于：所述有机耐高温纤维是聚酰亚胺纤维、聚酰胺酰亚胺纤维、聚醚醚酮纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、聚苯并咪唑纤维、间位芳纶纤维、聚苯硫醚纤维、聚苯砜对苯二甲酰胺纤维、聚四氟乙烯纤维中的一种或几种，纤维细度为14 20μm，纤维卷曲度6 8个/cm，纤维长度为38 65mm。
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3.根据权利要求1所述的具有隔热特性的非织造复合材料，其特征在于：所述蓬松纤维采用聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯的卷曲形态为正弦状立体卷曲，纤维细度为25 28 μm，卷曲度为8 25 个/cm；同心中空截面，中空度为15 50%。
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4.根据权利要求1所述的具有隔热特性的非织造复合材料，其特征在于：所述热粘结纤维为偏心型皮芯双组分纤维，皮层熔点为110 130℃，芯层熔点> 160 ℃，纤维细度为14 18 ~ ~
μm，皮层比例为20 wt% 50wt%，芯层比例为50 wt% 80 wt %。
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5.根据权利要求1所述的具有隔热特性的非织造复合材料，其特征在于：所述梯度涂层的原料配方中包含以下质量百分数的组分：N,N-二甲基甲酰胺：60 80%；聚氨酯：0 10%；聚~ ~
酰亚胺：15 20%；无机气凝胶颗粒：10% 15%；金属氧化颗粒：1 3%；亲水整理剂：1 3%；抗菌整~ ~ ~ ~
理剂：0 3%；碳纳米管：0 1%；石墨烯：0 1%。
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6.根据权利要求5所述的具有隔热特性的非织造复合材料，其特征在于：
所述的无机气凝胶颗粒为SiO2气凝胶，粒径为10~15nm；所述金属氧化颗粒为三氧化二铝，粒径为30 1000 nm；所述碳纳米管的管径1-30nm，管长为10 60 μm。
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7.根据权利要求1-6任一所述的具有隔热特性的非织造复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（一）、蓬松非织造材料的制备；
（二）、耐热涂层的制备；
（三）、耐热涂层与蓬松非织造材料的梯度复合。
8.根据权利要求7所述的具有隔热特性的非织造复合材料的制备方法，其特征在于：所述蓬松非织造材料的制备方法如下：
（1）将有机耐高温纤维、蓬松纤维和热粘结纤维按照一定比例共混后得到混合纤维；
（2）混合纤维经过调湿、开松、成网成共混纤维层；
（3）此后共混纤维层经过铺网、针刺-热风工艺制备成蓬松非织造材料，
针刺密度为80 120刺/cm2。
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9.根据权利要求7所述的具有隔热特性的非织造复合材料的制备方法，其特征在于：所述耐热涂层的制备方法如下：
（1）首先将聚酰亚胺与N,N-二甲基甲酰胺按照一定共混配置成聚酰亚胺/N,N-二甲基甲酰胺溶液；
（2）此后将聚氨酯加入聚酰亚胺/N,N-二甲基甲酰胺溶液内配置成聚氨酯/聚酰亚胺/N,N-二甲基甲酰胺溶液；
（3）将无机气凝胶颗粒、金属颗粒、亲水整理剂、抗菌整理剂和阻燃整理剂加入聚氨酯/聚酰亚胺/N,N-二甲基甲酰胺溶液内配置成耐热涂层。
10.根据权利要求7所述的具有隔热特性的非织造复合材料的制备方法，其特征在于：
所述耐热涂层与蓬松非织造材料的梯度复合步骤如下：
（1）将蓬松非织造材料置放于涂层机上，将由步骤（二）制备的耐热涂层经引涂层机涂敷于蓬松非织造材料表层；
（2）将涂敷后的蓬松非织造材料放置于在多孔筛网上，并将耐热涂层一侧朝上，在多孔筛网下部放置抽吸风机；耐热涂层在负压风的作用下沿着蓬松非织造材料的厚度方向从一侧向另一侧渗透，形成涂层在蓬松非织造材料的厚度方向上表现为梯度分布；
（3）将步骤（2）中经过涂层渗透后的蓬松非织造布放入蒸汽浴内，通过水蒸汽置换DMF获得孔径成梯度分布的湿态涂层/蓬松非织造布；
（4）湿态涂层/蓬松非织造布放置在130～150℃环境中烘干即获得具有隔热特性的非织造复合材料。
一种具有隔热特性的非织造复合材料及其制备方法
技术领域
背景技术
“201811185048.9，一种气凝胶复合芳纶非织造布的热防护材料及其制备方法”将硅气凝胶喷涂于芳纶非织造布上，使硅溶胶均匀渗透到芳纶非织造材料内部。“201910398183.X，一种高保暖服装材料及其制备方法”采用针刺或粘合复合工艺将复合气凝胶材料填充到聚酰亚胺纤维面料和驼绒面料之间提高保温层的保温隔热性能和舒适性。“201611092124.2，一种气凝胶隔热毡的制备方法”将预溶剂气凝胶粉末混合制备的气凝胶溶液喷洒于平铺的玻纤毡上，再将已喷洒了气凝胶溶液的玻纤毡针刺成毡以获得气凝胶隔热毡。
“201710122594.7，一种不掉粉尘的含纳米孔隙隔热材料的保温毡(板)及其制备方法”公开一种隔热保温毡的制备方法，该方法采用常规的针刺技术或梳棉技术将纤维制成片状或卷状毡的纤维基体材料，然后向该基体材料的纤维表面浸涂或者喷涂粘结剂，最后向纤维喷撒经过研磨的纳米孔隙隔热材料获得粘结有纳米孔隙材料的保温毡(板)。但是，上述方法均存在“掉粉”影响使用安全性，常规的气凝胶制品的“柔韧性不足”而限制了高值的使用范围，同时均一结构的气凝胶涂层在锁定静止空气的同时还造成成了液体水和气体水的传输，因此会造成发霉、潮湿等问题。
发明内容
在85 99%的纤维集合体；所述蓬松非织造材料各组分的重量百分比为有机耐高温纤维70~ ~
85%、蓬松纤维0 10%、热粘结纤维15 20%；表层耐热涂层的孔隙为90 10 μm，底层耐热涂层~ ~ ~
的孔隙为1 3μm。
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20 μm，纤维卷曲度6 8 个/cm，纤维长度为38 65 mm；
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同时蓬松纤维网的结构特征需要一定量的蓬松纤维来搭建骨架结构；因此本发明选择加入蓬松纤维；优选的蓬松纤维是聚对苯二甲酸乙二醇酯，优选特征为卷曲形态为正弦状立体卷曲，纤维细度为25 28 μm，纤维卷曲度为8 25 个/cm，同心中空截面，中空度为15~ ~ ~
50%；
进一步的，本发明选配了一定量的热粘结纤维；基于对偏心型皮芯纤维受热会进一步收缩和卷曲的认识，本发明优选的热粘结纤维为偏心型皮芯双组份纤维，其特征为皮层熔点为110 130 ℃，芯层熔点> 160 ℃，纤维细度为14 18 μm，皮层比例20 50%，芯层比例为~ ~ ~
50 80%；
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同时基于对孔径差动毛细效应的认识，也就是在其它条件不变的情况下，液体从大的孔隙一侧小孔隙一侧具有很强的快速传输能力，反之则传输能力较弱；因此，本发明设计了一种梯度结构的涂层穿插于蓬松非织造材料内作为具有液体单向传输能力的；所述梯度涂层的原料配方中包含以下质量百分数的组分：N,N-二甲基甲酰胺：60 80%；聚氨酯：0 10%；
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聚酰亚胺：15 20%；无机气凝胶颗粒：10% 15%；金属氧化颗粒：1 3%；亲水整理剂：1 3%；抗菌~ ~ ~ ~
整理剂：0 3%；碳纳米管：0 1%；石墨烯：0 1%；亲水整理剂：1 5%；
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本发明具有隔热特性的非织造复合材料的制备方法步骤如下：
（一）、蓬松非织造材料的制备
（1）将有机耐高温纤维、蓬松纤维和热粘结纤维按照一定比例共混后混合纤维；
（2）混合纤维经过调湿、开松、成网成共混纤维层；
（3）此后共混纤维层经过铺网、针刺-热风工艺制备成蓬松非织造材料
所述的针刺的特征为：针刺密度为80 120刺/cm2；
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本发明优选的成网方式为短纤维梳理成网和短纤维气流成网，上述两种方法为常规的非织造成型技术，在此不再累述。
（2）此后将聚氨酯加入聚酰亚胺/N,N-二甲基甲酰胺溶液内配置成聚氨酯/聚酰亚胺/N,N-二甲基甲酰胺溶液；
（3）将无机气凝胶颗粒、氧化金属颗粒、亲水整理剂加入聚氨酯/聚酰亚胺/N,N-二甲基甲酰胺溶液内配置成耐热涂层。
（2）将涂敷后的蓬松非织造材料放置于在多孔筛网上，并将涂层一侧冲上，在多孔筛网下部放置抽吸风机；
（3）耐热涂层会在负压风的作用下沿着蓬松非织造材料的厚度方向从一侧向另一侧渗透，形成涂层在蓬松非织造材料的厚度方向上表现为从梯度分布；
（4）将步骤（3）中经过涂层渗透后的蓬松非织造布放如蒸汽浴内，通过水蒸汽置换DMF获得孔径成梯度分布的湿态涂层/蓬松非织造布；
（5）湿态蓬松非织造布放置130～150℃环境中烘干即获得隔热特性的非织造复合材料。
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失率率为1.5%，可以长期使用）、隔热特性（实施例（TPP）测试，30s后累积热能<0.9cal/cm •sec, 30s后温度升高<0.5 ℃）和湿的非对传输特性（实施例的样品经过液态水分管理测试仪测试，单向传输指数>980）。
0%），保证了长期的使用性和安全性；
（3）、梯度结构的气凝胶涂层在锁定静止空气的同时还可以使得水和气的快速传输(实施例的样品的透气率>20 mm/s)，因此会解决发霉、闷湿等湿传输不畅的问题。可以在消防服、保温隔热垫、隔热密封垫、耐火材料、内燃机隔热、油罐车隔热、排气管的消音隔热材料等领域得到应用。
附图说明
具体实施方式
（一）、蓬松非织造材料的制备
（1）将60%的1.78dtex，38mm的聚酰亚胺纤维、30%的6D，38mm的三维卷曲聚酯纤维和10%的双组份纤维按照比例共混后经过开松、混合成共混纤维；
（2）共混后的纤维通过非织造梳理工艺制备成共混纤维层；
（3）将共混后的纤维网经过交叉铺网工艺成面密度为63g/m2后送入到预针刺机内针刺固网；针刺密度为120刺/cm2；
（4）将预针刺后的非织造材料送入烘箱内成型；优选的烘箱为6区烘箱，设定热风温度分别为120，130，140，145，140和120℃；风速为1.5 m/s；
（二）、耐热涂层的制备
（1）将聚酰亚胺与N,N-二甲基甲酰胺按照质量比10:80的比例配置成聚酰亚胺/N,N-二甲基甲酰胺溶液；配置过程中设定溶解温度80℃，溶解时间120min，搅拌转速1500 r/min；
（2）将10wt%聚氨酯加入到聚酰亚胺/N,N-二甲基甲酰胺溶液内，设定溶解温度50℃，溶解时间120min，搅拌转速1500 r/min；
（3）将0.1 wt%的亲水整理剂和10 wt%的无机气凝胶颗粒，1 wt%的三氧化二铝粉末加入到聚氨酯/聚酰亚胺/N,N-二甲基甲酰胺溶液内配置成耐热涂层。设定溶解温度50℃，溶解时间120min，搅拌转速1500 r/min；
（三）、耐热涂层与蓬松非织造材料的梯度复合
（1）将蓬松非织造材料置放于涂层机上，将由步骤二制备的耐热涂层经引涂层机涂敷于蓬松非织造材料表层，设定涂层速度为3m/min；
（2）将涂敷后的蓬松非织造材料放置于在40目筛网上，并将涂层一侧冲上，在多孔筛网下部放置抽吸风机，设定抽吸风机转速为900r/min；
（3）耐热涂层会在负压风的作用下沿着蓬松非织造材料的厚度方向从一侧向另一侧渗透，形成涂层在蓬松非织造材料的厚度方向上表现为梯度分布；
（4）将步骤（3）中经过涂层渗透后的蓬松非织造布放如蒸汽浴内，通过水蒸汽置换DMF获得孔径成梯度分布的湿态涂层/蓬松非织造布；设定蒸气浴温度为90℃，放置时间
120min；
（5）湿态蓬松非织造布放置130～150℃环境中烘干即获得隔热特性的非织造复合材料。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于无机气凝胶颗粒比例为13wt%；
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于金属粉末比例为3wt%；
实施例6
实施例6与实施例1的区别在于亲水整理剂比例为0.8wt%；
实施例7
实施例7与实施例1的区别在于聚酰亚胺纤维质量比例为50%、三维卷曲聚酯纤维为40%和10%的双组分纤维。
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