文档名：聚对苯二甲酰对苯二胺气凝胶纤维的制备与性能
摘要：气凝胶纤维具有良好的柔韧性,其织物在可穿戴保温隔热领域受到了人们高度的关注.聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)具有优异的耐热性、耐化学品腐蚀等性能,是制备气凝胶纤维的理想材料.然而,目前利用PPTA纤维(对位芳纶)的纳米纤维分散液制备气凝胶纤维的过程复杂、耗时且成本高,因此本工作通过合成具有良好可加工性的PPTA溶液,利用湿法纺丝和冷冻干燥工艺制备PPTA气凝胶纤维,极大地简化了工艺流程.实验分析表明,通过改变PPTA溶液的浓度可以有效地控制气凝胶纤维的孔结构及机械强度.当PPTA溶液的质量分数为2％时,制得的气凝胶纤维的孔隙率高达94.5％,断裂强度可达7.8MPa;除此之外,该气凝胶纤维还具有高的比表面积(291m2/g)和低的热导率,其织物的热导率为29.65mW/(m·K).当PPTA溶液的质量分数为5％时,气凝胶纤维的断裂强度高达20.5MPa.本工作中所制备的气凝胶纤维具有极高的孔隙率、超低的密度和热导率以及良好的力学性能,为新一代保温隔热纺织品的设计和制造开辟了新的途径.
Abstract：Aerogelfibershaveattractedtremendousattentioninthefieldofwearablethermalinsulationbecauseofitsgoodflexibility.Poly(p-phenyleneterephthalamide)(PPTA)hasexcellentheatresistance,chemicalresistanceandotherproperties,andisanidealmaterialforpreparingaerogelfibers.However,theprocessofpreparingaerogelfibersfromaramidnanofiberdispersionsufferfromcomplex,time-consumingandcost-ly,limitingtheirapplicationinpracticalconditions.Here,PPTAsolutionwithgoodprocessabilitywassynthesizedbysolutionpolymerizationatlowtemperature,andthenthecombineofwet-spinningandfreezedryingwasusedtofabricatePPTAaerogelfiberswithexcellentweavability.TheeffectsofPPTAsolutionconcentrationontheporestructureandmechanicalstrengthofPPTAaerogelfiberswerestudied.Thelowestthermalconductivity(29.65mW/(m·K))wasattainedwhentheconcentrationofPPTAsolutionwas2wt％.Meanwhile,thePPTAaerogelfibersde-monstratesuperiormechanicalproperty(7.8Mpa),highspecificsurfacearea(291m2/g)andporosity(94.5％).WhentheconcentrationofPPTAsolutionincreasesto5wt％,thebreakingstrengthoftheaerogelfiberscanachieve20.5Mpa.ThisworkshowsthatPPTAsolutionpre-paredthroughthelow-temperature-solutionpolycondensationmayofferarapidapproachtoachieveexcellentmechanicalstrength,extremelyhighporosity,ultra-lowdensityandthermalconductivityofPPTAaerogelfibers,allowingforcost-effectiveandsimplifiedproductionofstrongerPPTAaerogelfibers,whichopensupanewwayforthedesignandmanufactureofthenextgenerationofthermalinsulationtextiles.
作者：李杰 胡祖明 于俊荣 王彦 诸静 Author：LIJie HUZuming YUJunrong WANGYan ZHUJing
作者单位：东华大学材料科学与工程学院,上海201620东华大学材料科学与工程学院,上海201620;东华大学纤维材料改性国家重点实验室,上海201620
刊名：材料导报
Journal：MaterialsReports
年，卷(期)：2024, 38(2)
分类号：TB324
关键词：聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA) 湿法纺丝 气凝胶纤维 保温隔热 高温
Keywords：poly(p-phenyleneterephthalamide)(PPTA) wet-spinning aerogelfiber thermalinsulation hightemperature
机标分类号：TQ340.643TS102.527.5TU55
在线出版日期：2024年3月19日
基金项目：聚对苯二甲酰对苯二胺气凝胶纤维的制备与性能[
期刊论文] 材料导报--2024, 38(2)李杰 胡祖明 于俊荣 王彦 诸静气凝胶纤维具有良好的柔韧性,其织物在可穿戴保温隔热领域受到了人们高度的关注.聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)具有优异的耐热性、耐化学品腐蚀等性能,是制备气凝胶纤维的理想材料.然而,目前利用PPTA纤维(对位芳纶)的纳米纤...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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