CN115368621B - 芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜、相变复合薄膜、制法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜、相变复合薄膜、制法及应用。本发明公开的阻燃气凝胶相变复合薄膜包括芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜及相变材料，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜由聚多巴胺和芳纶纳米纤维组成。所述制备方法包括：将芳纶纳米纤维分散液施于衬底上，再转移至凝固浴，经过溶胶‑凝胶过程后转移至多巴胺单体的缓冲液进行原位聚合形成芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜，再干燥处理得到芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜，最后通过相变材料填充，获得相变复合薄膜。本发明的相变复合薄膜具有良好的柔性及优异的耐火性，同时可以实现低温下的能量吸收和释放，并应用于低温电子器件的能量储存与释放；同时制备工艺简单，易于实现规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种阻燃气凝胶相变复合薄膜，尤其涉及一种阻燃的芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜，以及相应的阻燃气凝胶相变复合薄膜及其制备方法与应用，属于能源材料与纳米技术领域。
背景技术
气凝胶由Kistler在1932年首次提出，用来指代凝胶中的液体被气体取代后，没有坍塌的固体结构。继氧化硅气凝胶后，Kistler又制备了机械强度非常差的氧化铝气凝胶、天然纤维素、明胶、琼脂等一系列有机气凝胶。随后，制备气凝胶的材料的化学成分呈现多样化，比如金属基气凝胶(如金、银纳米线等)、无机气凝胶(氮化硼、石墨烯、碳纳米管等)逐渐发展起来，其中高分子基气凝胶(聚酰亚胺、聚氨酯等)以轻、薄性能扩展了气凝胶的研究领域及应用方向，如制备成纤维、薄膜、块体甚至通过3D打印进行艺术形态的创造(CN110982111A)。但是同时高分子材料往往需要以阻燃剂物理共混或化学改性改善其本质易燃的特性，先前报道过的无机-有机复合气凝胶材料(CN111849018A)，加入磷系阻燃剂及无机硅酸盐制备的二维气凝胶材料(CN111849018A)都要面临与基体融合性不好或有毒有害燃烧残留的问题。
生物质聚多巴胺因其无毒、沉积条件简单等优点，作为一种用途广泛、功能强大的涂层材料受到人们的广泛关注。研究人员已经研究了其与特定生成的自由基之间的相互作用，并报道称它们是碳中心自由基的强大清除者。所以多巴胺的阻燃活性归因于其邻苯二酚官能团清除自由基的能力、对表面的固有粘附特性以及在高温下促进碳质炭形成的能力。并且多巴胺聚合过程简单易得，安全无毒，可作为新兴天然阻燃剂拓宽材料特别是气凝胶材料(CN106432783A、(CN105254916A)在阻燃领域的限制。
近年来，纳米约束技术在保持其高储能能力的同时，用于制备形状稳定的相变材料受到了广泛的关注。纳米孔具有比表面积大、毛细力强等优点，能将相变材料限制在孔内，保证相变复合材料的稳定性。气凝胶是一种纳米多孔三维(3D)互连材料，具有极高的孔隙率、超低的密度和优越的大比表面积，使其成为包装相变材料的优良基质。为了适应微型化，集成和便携式电子设备，各种气凝胶-相变材料复合材料接连被研究开发出来。然而，由于添加的有机相变材料或具有较大氧接触面积的多孔基体，易燃性是与这些气凝胶相变复合材料的一个严重问题。一些复合相变材料往往将相变材料用无机基体封装(CN111849018A、CN210283487U、CN209164897U)，虽然可以基本改善相变材料暴露易燃问题，但会大大损耗相变材料的热能存储密度，降低相变焓，尽管添加少量阻燃剂，仍无法从根本上解决材料的易燃问题(CN106520077A)。
低温相变材料并没有常温的相变材料应用场景广泛，但在温度骤然改变时往往可以通过能量的储存转移电器耗电时间，减少用电负荷使能量合理的利用，最重要的是可以通过能量储存释放有效缓解在温度波动问题。
气凝胶由气凝胶块体发展到气凝胶纤维再到气凝胶薄膜，不仅仍然保留了气凝胶的多孔特性，还不失薄膜纳米单元的自带结构性能。在电子器件对能量储存的间歇性和波动性要求更高的基础上，迫切的需要集轻、薄、柔的复合相变薄膜的提出及应用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
本发明的另一目的还在于提供一种阻燃气凝胶相变复合薄膜及其制备方法。
本发明的另一目的还在于提供所述阻燃气凝胶相变复合薄膜的用途，拓展其在低温能量储存及耐火性能领域的应用。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜，它由聚多巴胺和芳纶纳米纤维组成，所述芳纶纳米纤维相互搭接形成三维多孔网络结构，所述聚多巴胺包裹于所述三维多孔网络表面以及分布于所述三维多孔网络内部结构所含纤维表面。
在一些实施例中，所述聚多巴胺呈现圆球状连接包裹于所述芳纶纳米纤维连接而成的纤维表面。
在一些实施例中，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜包括由孔径在2nm以下的微孔、孔径2～50nm的介孔和孔径50nm～500μm的宏孔组成的三维多孔网络结构，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜所含三维多孔网络结构的孔隙率为1～99％。
进一步地，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的热导率为0.015～0.05W/mK。
进一步地，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的长度为1～50cm，宽度为1～50cm，比表面积为1～1000m2/g，拉伸强度为0.1MP～10MPa。
进一步地，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜具有良好的力学柔性，可恢复的折叠和弯曲特性。
进一步地，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜且具有大于32的极限氧指数值，具有极短的自熄时间。
本发明实施例还提供了一种芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的制备方法，其包括：
将芳纶纳米纤维分散液施加于一衬底上，之后转移至凝固浴并通过溶胶-凝胶转换形成芳纶水凝胶薄膜；
分别提供多巴胺单体和聚合缓冲液；
将所述芳纶水凝胶薄膜转移至所述聚合缓冲液中并加入多巴胺单体混合均匀，进行原位聚合形成芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜；
对所述芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜进行溶剂置换，再干燥处理，获得所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。
本发明实施例还提供了一种阻燃气凝胶相变复合薄膜，其包括：前述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜以及相变材料，其中，所述相变材料包裹于所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的纳米纤维连接而成的三维多孔网络结构(即高分子网络骨架)表面，并填充嵌入于所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的三维多孔网络结构的纳米孔洞内。
进一步地，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜中芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的含量为10～50wt％。
进一步地，所述相变材料为体积比为2∶3～3∶2的氯化铵水溶液和乙二醇水溶液两者的混合溶液；所述氯化铵水溶液的浓度为10～30wt％，优选为15～25wt％；所述乙二醇水溶液的浓度为10～40wt％，优选为15～25wt％。
进一步地，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜的相变温度为-40～0℃，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜的热焓值为10～300J/g。
进一步地，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜具有可折叠弯曲的力学柔性并且具有优良的耐火性能。
进一步地，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜在低温下保持柔性的同时可以热量的存储与释放，并且使用过程中火灾安全性优异。
本发明实施例还提供了所述阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备方法，其包括：将相变材料填充于所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜中，获得所述阻燃气凝胶相变复合薄膜。
相应的，本发明还提供了由前述阻燃气凝胶相变复合薄膜于低温小型电子器件的热能存储于释放、转移耗电时间、调节温度骤变时波动问题等领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
1)本发明提供的阻燃气凝胶相变复合薄膜以自然界中的海洋有机体为灵感，在气凝胶三维网络结构上包覆生物基阻燃剂聚多巴胺以提高高分子气凝胶基体的阻燃性能，在仍然保留芳纶气凝胶薄膜的柔性特性的同时，聚多巴胺以其在燃烧过程中的自由基捕捉作用及辅助成碳作用最大程度的保持基体内部的结构完整不坍塌；
2)本发明提供的芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜具有三维多孔网络结构，具有可以承载相变材料的优异的内部孔结构，所述的芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜厚度可调节，兼具轻、薄、柔等特性；
3)本发明提供的多巴胺的原位聚合、芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜及阻燃气凝胶相变复合薄膜制备工艺简洁，反应条件温和，易操作，低耗能，绿色无污染，可实现大规模连续化生产；
4)本发明提供的阻燃气凝胶相变复合薄膜于低温储能器件中的能量存储及释放具有不间歇性，错峰用电，转移用电负荷，调节温度波动，在能量调用的同时保证器件的火灾安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一典型实施方案中一种阻燃气凝胶相变复合薄膜的结构及制备过程示意图；
图2a和图2b是本发明实施例1所获芳纶气凝胶薄膜和芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜截面的扫描电子显微镜照片；
图3是本发明实施例2所制备的芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的宏观尺寸照片；
图4a和图4b是本发明实施例3所制备的芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的弯曲柔性照片；
图5是本发明实施例4所制备的芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的力学性能图；
图6是本发明实施例4所制备的阻燃气凝胶相变复合薄膜的DSC曲线图；
图7是本发明实施例5所制备的阻燃气凝胶相变复合薄膜的DSC曲线图；
图8a和图8b是本发明实施例6所制备的阻燃气凝胶相变复合薄膜的折叠柔性照片；
图9是本发明实施例7所制备的阻燃气凝胶相变复合薄膜以弯曲状态在酒精灯火焰下的燃烧情况照片；
图10是本发明实施例8所制备的阻燃气凝胶相变复合薄膜的相变循环稳定性图；
图11a和图11b是本发明对照例1所制备的阻燃气凝胶相变复合薄膜以弯曲状态在酒精灯火焰下的燃烧情况照片。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，其主要是对芳纶水凝胶薄膜的凝胶、多巴胺的原位聚合以及通过干燥和相变材料的填充得到轻、薄、柔的相变薄膜，相继实现相变薄膜的优异阻燃性能。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供的一种芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜，它是由聚多巴胺和芳纶纳米纤维组成，所述芳纶纳米纤维相互搭接形成三维多孔网络结构，所述聚多巴胺包裹于所述三维多孔网络表面以及分布于所述三维多孔网络内部结构所含纤维表面。
在一些实施例中，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜中聚多巴胺的含量为5～20wt％。
在一些实施例中，所述聚多巴胺呈现圆球状连接包裹于所述芳纶纳米纤维连接而成的纤维表面。
在一些实施例中，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜由孔径在2nm以下的微孔、孔径2～50nm的介孔和孔径50nm～500μm的宏孔组成气凝胶薄膜的三维多孔网络结构，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜所含三维多孔网络结构的孔隙率为1～99％。
进一步地，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的厚度在250～1000μm之间可调。
进一步地，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的热导率为0.015～0.05W/mK。
进一步地，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的长度为1～50cm，宽度为1～50cm，比表面积为1～1000m2/g，拉伸强度为0.1MP～10MPa。
进一步地，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜具有良好的力学柔性，可恢复的折叠和弯曲特性。
进一步地，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜且具有大于32的极限氧指数值，具有极短的自熄时间，具体的，自熄时间可以小于3s。
本发明实施例的另一个方面提供的一种芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的制备方法包括：
将芳纶纳米纤维分散液施加于一衬底上，之后转移至凝固浴并通过溶胶-凝胶转换形成芳纶水凝胶薄膜；
分别提供多巴胺单体和聚合缓冲液；
将所述芳纶水凝胶薄膜转移至所述聚合缓冲液中并加入多巴胺单体混合均匀，进行原位聚合形成芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜；
对所述芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜进行溶剂置换，再干燥处理，获得所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。
在一些实施例中，所述制备方法包括：至少采用刮刀涂布法、旋转涂布法、卷对卷涂布法等中的任一种方法将所述芳纶纳米纤维分散液涂覆于衬底上。
进一步地，所述刮刀涂布法中的刮刀与衬底之间的距离为250～1000μm。
进一步地，所述旋转涂布法采用的转速为200rpm～5000rpm。
进一步地，所述卷对卷涂布法采用的卷轴与卷轴之间的距离为10μm～1000μm。
在一些实施例中，所述芳纶纳米纤维分散液包括芳纶纳米纤维和分散溶剂，所述分散溶剂包括叔丁醇钾和二甲亚砜的组合。
进一步地，所述芳纶纳米纤维分散液中芳纶纳米纤维的含量为1～2.5wt％，优选为1～2wt％。
在一些实施例中，所述聚合缓冲液(pH＝8.5)包括氢氧化钠溶液、氨水溶液、三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液和PBS缓冲液(磷酸二氢钠和磷酸氢二钠与去离子水以一定比例配成的pH＝8.5的缓冲溶液)中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
在一些实施例中，所述制备方法具体包括：将所述芳纶水凝胶薄膜转移至所述聚合缓冲液中并加入多巴胺单体配以搅拌形成原位聚合反应体系，并使多巴胺单体进行原位聚合，从而形成所述芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜，其中，所述纶水凝胶薄膜在溶胶-凝胶过程后转移到缓冲液中，并加入多巴胺的单体进行多巴胺的聚合，所述原位聚合反应体系中多巴胺单体的浓度为0.5～4g/L。
在一些实施例中，所述多巴胺单体进行原位聚合时，可以观察到溶液由透明变浅粉色再变成棕黑色。所述多巴胺单体进行原位聚合的时间为12～80h，优选为48～72h。
进一步地，所述多巴胺单体聚合过程中可配以搅拌加速多巴胺单体向芳纶纳米纤维骨架中的运动，所述搅拌的转速为50～1500rpm，优选为200～1200rpm。
进一步地，所述搅拌技术包括但不限于磁力搅拌、高速机械搅拌、人工搅拌等中的任意一种或两种以上的组合。
进一步地，在所述多巴胺单体进行原位聚合时，容器敞口暴露于空气中，暴露面积为容器口径面积的1～100％，优选为50～100％。
在一些实施例中，所述原位聚合的反应温度为1～35℃，优选为5～20℃。
进一步地，也就是说，所述原位聚合反应体系(即多巴胺单体与聚合缓冲液的混合液)的温度为1～35℃，优选为5～20℃。
在一些实施例中，所述多巴胺在芳纶水凝胶薄膜中的原位聚合并通过干燥获得芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。
进一步地，在结束多巴胺的原位聚合后，将芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜进行干燥处理，以获得芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。
进一步地，所述制备方法包括：先以置换溶剂对所述芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜进行溶剂置换，再进行冷冻干燥。
其中，所述溶剂置换采用的置换溶剂包括水、乙醇、丙酮、叔丁醇等中的任意一种或两种以上的组合，优选为水和叔丁醇以一定比例的组合，更优选的为水和叔丁醇的体积比为1∶1～4∶1。
进一步地，所述干燥处理包括常压干燥法、超临界干燥法和冷冻干燥法等中的任意一种或两种以上的组合，优选为冷冻干燥法。
更进一步地，所述冷冻干燥法的冷阱温度为-80～-40℃，真空度小于0.1kPa。
本发明实施例的另一个方面还提供了由前述方法制备的芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。
本发明实施例的另一个方面提供的一种阻燃气凝胶相变复合薄膜，所述相变复合薄膜包括由芳纶/聚多巴胺纳米纤维组成的高分子网络骨架和均匀分布于所述高分子网络骨架中的相变材料，其结构可参阅图1所示，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜由芳纶纳米纤维搭接而成三维多孔网络结构，聚多巴胺则呈现圆球状连接包裹于芳纶纳米纤维连接而成的纤维表面，所述相变材料填充嵌于高分子网络骨架中。
在一些实施例中，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜包括：前述任一种芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜(亦可称为“聚多巴胺改性的芳纶气凝胶薄膜”)以及相变材料，所述相变材料包裹于所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的纳米纤维连接而成的三维多孔网络结构(即高分子网络骨架)表面，并填充嵌入于所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的三维多孔网络结构的纳米孔洞内。
进一步地，所述相变材料在室温下呈现液态，包裹于所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的纳米纤维连接而成的纤维骨架上并嵌于三维多孔网络结构中。
在一些实施例中，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜中芳纶/聚多巴胺气凝胶的含量为10～50wt％。
在一些实施例中，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜中相变材料的含量可调，为1～99wt％，优选为25～95wt％，尤其优选为75～92wt％。
进一步地，所述相变材料为氯化铵水溶液和乙二醇水溶液两者以体积比为2∶3～3∶2配制的混合溶液。
进一步地，所述氯化铵水溶液的浓度为10～30wt％，优选为15～25wt％。
进一步地，所述乙二醇水溶液的浓度为10～40wt％，优选为15～25wt％。
进一步地，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜的相变温度为-40～0℃，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜的热焓值为10～300J/g。
进一步地，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜具有可折叠弯曲的力学柔性并且具有极限氧指数大于32的优良的耐火性能。
进一步地，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜能够在低温下保持柔性的同时可以实现热量的存储与释放，并且使用过程中火灾安全性优异。
综上所述，本发明提供的阻燃气凝胶相变复合薄膜，主要由芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜和相变材料组成，该芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜作为承载相变材料的基体材料，具有轻薄特性，长、宽、厚度均可调节，因为多巴胺的包裹改性，气凝胶薄膜有着更良好的阻燃性能，包括更短的自熄时间、更好的结构稳定性和更低的火灾蔓延性，具有可调节的相变材料负载量、热焓和熔点。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备方法，其包括：将相变材料填充于所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜中，获得所述阻燃气凝胶相变复合薄膜。
在一些实施方案中，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备方法主要包括：将芳纶纳米纤维分散液并施于衬底上，在转移至凝固浴，经过溶胶-凝胶过程后转移至多巴胺单体的缓冲液进行多巴胺的原位聚合形成芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜，通过干燥处理得到芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。最后通过相变材料填充，获得阻燃气凝胶相变复合薄膜。
本发明的设计原理可能在于：所述聚多巴胺为芳纶做进一步阻燃改性是以海洋中的贻贝类黏性生物有机体为灵感，利用其超强粘附性和天然自由基吸收和成碳机理改善芳纶纳米纤维气凝胶的燃烧性能，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜由高分子网络骨架和均匀填充嵌于其中的相变材料组成，利用所述气凝胶薄膜比表面积大、孔隙率高等优点装载大量相变材料；且所述相变材料为无毒无害的有机-无机混合体系，平衡了过冷和热焓问题，是少数可以调节相变温度并且用于冰点以下的高焓变相变体系，所述相变薄膜拥有无温度影响的柔性和火灾安全性。
例如，在一些较为具体的实施方案中，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备方法具体包括以下步骤：
将均匀混合的芳纶纳米纤维分散液施加于一衬底上，之后转移至凝固浴并通过溶胶-凝胶转换形成芳纶水凝胶薄膜；
提供聚多巴胺聚合所用材料，所述聚多巴胺聚合所用材料包括多巴胺单体和pH＝8.5的聚合缓冲液；
将所述芳纶水凝胶薄膜转移至聚合缓冲液中并加入多巴胺单体配以搅拌进行原位聚合形成芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜；
对所述芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜先转移至置换溶剂后进行干燥处理获得芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜；
采用浸渍填充的方式，以相变材料对所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜进行填充，获得阻燃气凝胶相变复合薄膜。
在另一些实施例中，所述制备方法包括：采用熔融填充的方式，以相变材料对所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜进行填充，获得阻燃气凝胶相变复合薄膜。
进一步地，所述制备方法具体包括：将所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜浸渍于相变材料中1min～12h，优选为4～12h。
综上所述，本发明获得的阻燃气凝胶相变复合薄膜具有良好的柔性及优异的耐火性，同时可以实现低温下的能量吸收和释放，在保证火灾安全性的同时应用于低温电子器件的能量储存与释放；同时，本发明的制备工艺简单，反应条件温和、可控，低能耗，绿色无污染，适于大规模生产，应用前景广泛。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述阻燃气凝胶相变复合薄膜于低温小型电子器件的热能存储与释放、转移耗电时间、调节温度骤变时波动问题等领域中的应用。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述阻燃气凝胶相变复合薄膜于低温电子器件错峰省电、利用相变实现热量无间歇储存与释放中的应用。
进一步地，所述阻燃气凝胶相变复合薄膜在发挥能量储存的同时，室温或低温状态下都可以不受影响的发挥优异的耐火性能，以保证电子器件使用时的火灾安全性。
综上，藉由上述技术方案，本发明提供的阻燃气凝胶相变复合薄膜主要由芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜和相变材料组成，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜具有连续的三维多孔网络结构，具有可调的长、宽和厚度，且所述相变材料包裹在芳纶/聚多巴胺气凝胶的三维多孔网络的纤维上，并可牢牢嵌于多孔结构中，所述相变薄膜具有对温度无选择性的薄柔性，该相变薄膜可用于低温电器的能量存储中与存储中，使用过程中由于优异的耐火性能保障了电器的安全性。
以下通过若干实施例并结合附图进一步详细说明本发明的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本发明，而不限制本发明的范围，本领域技术人员可根据实际情况进行调整。
实施例1
(1)芳纶水凝胶前驱体溶液的制备：取对位芳纶与叔丁醇钾以质量比1∶1加入到二甲亚砜中以50℃搅拌，配制成质量分数为2wt％的对位芳纶纳米纤维分散液。
(2)芳纶/聚多巴胺气凝胶的制备：将上述混合均匀的芳纶水凝胶前驱体溶液刮刀涂布，刮刀与衬底之间的距离为750μm，之后转移到水凝固浴中进行溶胶-凝胶置换形成芳纶水凝胶薄膜，之后转移到三羟甲基氨基甲烷-盐酸聚合缓冲液中，加入多巴胺单体使多巴胺的聚合浓度为1g/L，容器敞口置于空气中配以200rpm的转速，于20℃搅拌48h得到芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜，随即转移到水和叔丁醇置换溶剂(水和叔丁醇的体积比为1∶1)再于-40℃进行冷冻干燥得到芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。图2a和图2b示出了芳纶气凝胶薄膜和芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的三维网络结构扫描电子显微镜照片。
(3)相变材料的制备：将25wt％氯化铵溶液和25wt％乙二醇溶液以3∶2的比例配成混合溶液。
(4)阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备：将步骤(2)所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜浸泡于步骤(3)配制的相变材料中，室温下静置6h，获得阻燃气凝胶相变复合薄膜，其他参数请参见表1。
实施例2
(1)芳纶水凝胶前驱体溶液的制备：取对位芳纶与叔丁醇钾以质量比1∶1加入到二甲亚砜中以50℃搅拌，配制成质量分数为2wt％的对位芳纶纳米纤维分散液。
(2)芳纶/聚多巴胺气凝胶的制备：将上述混合均匀的芳纶水凝胶前驱体溶液刮刀涂布，刮刀与衬底之间的距离为1000μm，之后转移到水凝固浴中进行溶胶-凝胶置换形成芳纶水凝胶薄膜，之后转移到氢氧化钠聚合缓冲液中，加入多巴胺单体使多巴胺的聚合浓度为2g/L，容器敞口置于空气中配以200rpm的转速，于5℃搅拌72h得到芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜，随即转移到水和叔丁醇置换溶剂(水和叔丁醇的体积比为2∶1)再于-80℃进行冷冻干燥得到芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。本实施例所的芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的宏观尺寸见图3。
(3)相变材料的制备：将20wt％氯化铵溶液和20wt％乙二醇溶液以3∶2的比例配成混合溶液。
(4)阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备：将步骤(2)所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜浸泡于步骤(3)配制的相变材料中，室温下静置8h，获得阻燃气凝胶相变复合薄膜，其他参数请参见表1。
实施例3
(1)芳纶水凝胶前驱体溶液的制备：取对位芳纶与叔丁醇钾以质量比1∶1加入到二甲亚砜中以50℃搅拌，配制成质量分数为2wt％的对位芳纶纳米纤维分散液。
(2)芳纶/聚多巴胺气凝胶的制备：将上述混合均匀的芳纶水凝胶前驱体溶液刮刀涂布，刮刀与衬底之间的距离为1000μm，之后转移到水凝固浴中进行溶胶-凝胶置换形成芳纶水凝胶薄膜，之后转移到氨水聚合缓冲液中，加入多巴胺单体使多巴胺的聚合浓度为2g/L，容器敞口置于空气中配以200rpm的转速，于10℃搅拌60h得到芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜，随即转移到水和叔丁醇置换溶剂(水和叔丁醇的体积比为3∶1)再于-60℃进行冷冻干燥得到芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。本实施例所得气凝胶薄膜的弯曲柔性见图4a和图4b所示。
(3)相变材料的制备：将15wt％氯化铵溶液和15wt％乙二醇溶液以3∶2的比例配成混合溶液。
(4)阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备：将步骤(2)所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜浸泡于步骤(3)配制的相变材料中，室温下静置10h，获得阻燃气凝胶相变复合薄膜，其他参数请参见表1。
实施例4
(1)芳纶水凝胶前驱体溶液的制备：取对位芳纶与叔丁醇钾以质量比1∶1加入到二甲亚砜中以50℃搅拌，配制成质量分数为2wt％的对位芳纶纳米纤维分散液。
(2)芳纶/聚多巴胺气凝胶的制备：将上述混合均匀的芳纶水凝胶前驱体溶液刮刀涂布，刮刀与衬底之间的距离为750μm，之后转移到水凝固浴中进行溶胶-凝胶置换形成芳纶水凝胶薄膜，之后转移到三羟甲基氨基甲烷-盐酸聚合缓冲液中，加入多巴胺单体使多巴胺的聚合浓度为3g/L，容器敞口置于空气中，不加搅拌于5℃的环境下静置72h得到芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜，随即转移到水和叔丁醇置换溶剂(水和叔丁醇的体积比为4∶1)再于-50℃进行冷冻干燥得到芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。本实施例所得芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的力学性能如图5所示。
(3)相变材料的制备：将25wt％氯化铵溶液和25wt％乙二醇溶液以3∶2的比例配成混合溶液。
(4)阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备：将步骤(2)所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜浸泡于步骤(3)配制的相变材料中，室温下静置6h，获得阻燃气凝胶相变复合薄膜，本实施例所得阻燃气凝胶相变复合薄膜的DSC曲线如图6所示，其他参数请参见表1。
实施例5
(1)芳纶水凝胶前驱体溶液的制备：取对位芳纶与叔丁醇钾以质量比1∶1加入到二甲亚砜中以50℃搅拌，配制成质量分数为2wt％的对位芳纶纳米纤维分散液。
(2)芳纶/聚多巴胺气凝胶的制备：将上述混合均匀的芳纶水凝胶前驱体溶液刮刀涂布，刮刀与衬底之间的距离为500μm，之后转移到水凝固浴中进行溶胶-凝胶置换形成芳纶水凝胶薄膜，之后转移到PBS聚合缓冲液中，加入多巴胺单体使多巴胺的聚合浓度为0.5g/L，容器敞口置于空气中，于5℃的环境下配以200rpm的转速搅拌72h得到芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜，随即转移到水和叔丁醇置换溶剂(水和叔丁醇的体积比为4∶1)再于-60℃进行冷冻干燥得到芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。
(3)相变材料的制备：将15wt％氯化铵溶液和15wt％乙二醇溶液以3∶2的比例配成混合溶液。
(4)阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备：将步骤(2)所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜浸泡于步骤(3)配制的相变材料中，室温下静置10h，获得阻燃气凝胶相变复合薄膜，本实施例所得阻燃气凝胶相变复合薄膜的DSC曲线如图7所示，其他参数请参见表1。
实施例6
(1)芳纶水凝胶前驱体溶液的制备：取对位芳纶与叔丁醇钾以质量比1∶1加入到二甲亚砜中以40℃搅拌，配制成质量分数为2wt％的对位芳纶纳米纤维分散液。
(2)芳纶/聚多巴胺气凝胶的制备：将上述混合均匀的芳纶水凝胶前驱体溶液刮刀涂布，刮刀与衬底之间的距离为1000μm，之后转移到水凝固浴中进行溶胶-凝胶置换形成芳纶水凝胶薄膜，之后转移到三羟甲基氨基甲烷-盐酸聚合缓冲液中，加入多巴胺单体使多巴胺的聚合浓度为4g/L，容器敞口置于空气中于20℃配以200rpm的转速搅拌48h得到芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜，随即转移到水和叔丁醇置换溶剂(水和叔丁醇的体积比为1∶1)再于-40℃进行冷冻干燥得到芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。
(3)相变材料的制备：将25wt％氯化铵溶液和20wt％乙二醇溶液以3∶2的比例配成混合溶液。
(4)阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备：将步骤(2)所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜浸泡于步骤(3)配制的相变材料中，室温下静置4h，获得阻燃气凝胶相变复合薄膜，本实施例所得阻燃气凝胶相变复合薄膜的折叠柔性如图8a和图8b所示，其他参数请参见表1。
实施例7
(1)芳纶水凝胶前驱体溶液的制备：取对位芳纶与叔丁醇钾以质量比1∶1加入到二甲亚砜中以50℃搅拌，配制成质量分数为2wt％的对位芳纶纳米纤维分散液。
(2)芳纶/聚多巴胺气凝胶的制备：将上述混合均匀的芳纶水凝胶前驱体溶液刮刀涂布，刮刀与衬底之间的距离为500μm，之后转移到水凝固浴中进行溶胶-凝胶置换形成芳纶水凝胶薄膜，之后转移到三羟甲基氨基甲烷-盐酸聚合缓冲液中，加入多巴胺单体使多巴胺的聚合浓度为4g/L，容器敞口置于空气中，于5℃的环境下配以50rpm的转速搅拌72h得到芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜，随即转移到水和叔丁醇置换溶剂(水和叔丁醇的体积比为2∶1)再于-60℃进行冷冻干燥得到芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。
(3)相变材料的制备：将20wt％氯化铵溶液和20wt％乙二醇溶液以3∶2的比例配成混合溶液。
(4)阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备：将步骤(2)所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜浸泡于步骤(3)配制的相变材料中，室温下静置6h，获得阻燃气凝胶相变复合薄膜，相变薄膜以弯曲状态在酒精灯火焰下的燃烧情况如图9所示，其他参数请参见表1。
实施例8
(1)芳纶水凝胶前驱体溶液的制备：取对位芳纶与叔丁醇钾以质量比1∶1加入到二甲亚砜中以50℃搅拌，配制成质量分数为2wt％的对位芳纶纳米纤维分散液。
(2)芳纶/聚多巴胺气凝胶的制备：将上述混合均匀的芳纶水凝胶前驱体溶液刮刀涂布，刮刀与衬底之间的距离为750μm，之后转移到水凝固浴中进行溶胶-凝胶置换形成芳纶水凝胶薄膜，之后转移到三羟甲基氨基甲烷-盐酸聚合缓冲液中，加入多巴胺单体使多巴胺的聚合浓度为1g/L，容器敞口置于空气中配以500rpm的转速，于35℃搅拌60h得到芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜，随即转移到水和叔丁醇置换溶剂(水和叔丁醇的体积比为1∶1)再于-40℃进行冷冻干燥得到芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。
(3)相变材料的制备：将10wt％氯化铵溶液和40wt％乙二醇溶液以2∶3的比例配成混合溶液。
(4)阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备：将步骤(2)所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜浸泡于步骤(3)配制的相变材料中，室温下静置1min，获得阻燃气凝胶相变复合薄膜，相变薄膜的相变循环稳定性见图10所示，其他参数请参见表1。
实施例9
(1)芳纶水凝胶前驱体溶液的制备：取对位芳纶与叔丁醇钾以质量比1∶1加入到二甲亚砜中以50℃搅拌，配制成质量分数为1wt％的对位芳纶纳米纤维分散液。
(2)芳纶/聚多巴胺气凝胶的制备：将上述混合均匀的芳纶水凝胶前驱体溶液刮刀涂布，刮刀与衬底之间的距离为500μm，之后转移到水凝固浴中进行溶胶-凝胶置换形成芳纶水凝胶薄膜，之后转移到三羟甲基氨基甲烷-盐酸聚合缓冲液中，加入多巴胺单体使多巴胺的聚合浓度为3g/L，容器敞口置于空气中，于10℃的环境下配以1500rpm的转速搅拌12h得到芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜，随即转移到水和叔丁醇置换溶剂(水和叔丁醇的体积比为1∶1)再于-80℃进行冷冻干燥得到芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。
(3)相变材料的制备：将30wt％氯化铵溶液和25wt％乙二醇溶液以1∶1的比例配成混合溶液。
(4)阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备：将步骤(2)所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜浸泡于步骤(3)配制的相变材料中，室温下静置12h，获得阻燃气凝胶相变复合薄膜，其他参数请参见表1。
实施例10
(1)芳纶水凝胶前驱体溶液的制备：取对位芳纶与叔丁醇钾以质量比1∶1加入到二甲亚砜中以50℃搅拌，配制成质量分数为2.5wt％的对位芳纶纳米纤维分散液。
(2)芳纶/聚多巴胺气凝胶的制备：将上述混合均匀的芳纶水凝胶前驱体溶液刮刀涂布，刮刀与衬底之间的距离为250μm，之后转移到水凝固浴中进行溶胶-凝胶置换形成芳纶水凝胶薄膜，之后转移到氢氧化钠聚合缓冲液中，加入多巴胺单体使多巴胺的聚合浓度为2g/L，容器敞口置于空气中配以1200rpm的转速，于1℃搅拌80h得到芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜，随即转移到水和叔丁醇置换溶剂再进行冷冻干燥得到芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。
(3)相变材料的制备：将25wt％氯化铵溶液和10wt％乙二醇溶液以3∶2的比例配成混合溶液。
(4)阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备：将步骤(2)所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜浸泡于步骤(3)配制的相变材料中，室温下静置4h，获得阻燃气凝胶相变复合薄膜，其他参数请参见表1。
表1实施例1-10中所获阻燃气凝胶相变复合薄膜的性能参数
对照例1
(1)芳纶水凝胶前驱体溶液的制备：取对位芳纶与叔丁醇钾以质量比1∶1加入到二甲亚砜中以50℃搅拌，配制成质量分数为2wt％的对位芳纶纳米纤维分散液。
(2)芳纶纳米纤维气凝胶的制备：将上述混合均匀的芳纶水凝胶前驱体溶液刮刀涂布，刮刀与衬底之间的距离为750μm，之后转移到水凝固浴中进行溶胶-凝胶置换形成芳纶水凝胶薄膜，随即转移到水和叔丁醇的置换溶剂再进行冷冻干燥得到芳纶气凝胶薄膜。
(3)相变材料的制备：将25wt％氯化铵溶液和25wt％乙二醇溶液以3∶2的比例配成混合溶液。
(4)阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备：将步骤(2)所述芳纶纳米纤维气凝胶薄膜浸泡于步骤(3)配制的相变材料中，室温下静置6h，获得阻燃的芳纶纳米纤维气凝胶相变复合薄膜。
(5)芳纶纳米纤维气凝胶相变薄膜以弯曲状态在酒精灯火焰下的燃烧情况如图11a和图11b所示。本对照例所获薄膜与实施例1中的芳纶/聚多巴胺相变薄膜相比，相变温度及相变焓无变化，但相同时间火焰下的遇火部分坍塌，烧毁部分达到总面积的48％，而芳纶/聚多巴胺相变薄膜以相同方式接触火焰仅遇火面积碳化，但仍能保证结构完整并无坍塌。
通过实施例1-10，可以发现，藉由本发明的上述技术方案获得的阻燃气凝胶相变复合薄膜具有高热焓、低于冰点可调节的相变温度、无温度选择性的薄柔性和优异的耐火性能；且制备工艺简单，易于实现大规模生产。
此外，本案发明人还参照实施例1-实施例10的方式，以本说明书中列出的其他原料和条件进行了实验，例如，以旋转涂布法、卷对卷涂布法替代刮刀涂布法，以乙醇、丙酮替代水和叔丁醇，以常压干燥法、超临界干燥法替代冷冻干燥法，并同样制得了一系列的阻燃气凝胶相变复合薄膜。经测试发现，这些阻燃气凝胶相变复合薄膜也具有本说明书述及的各项优异性能，具有优异的低温储能性能及良好的火灾安全性。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。
Claims (27)
1.一种阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于包括：芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜以及含量为71%~92%的相变材料，其中，所述相变材料包裹于所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的纳米纤维连接而成的三维多孔网络结构表面，并填充嵌入于所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的三维多孔网络结构的纳米孔洞内，所述相变材料包括体积比为2：3~3：2的氯化铵水溶液与乙二醇水溶液的混合溶液，所述氯化铵水溶液的浓度为10~ 30 wt %，所述乙二醇水溶液的浓度为10~ 40 wt %；
所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜由聚多巴胺和芳纶纳米纤维组成，所述芳纶纳米纤维相互搭接形成三维多孔网络结构，所述聚多巴胺包裹于所述三维多孔网络表面以及分布于所述三维多孔网络内部结构所含纤维表面；
所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜中聚多巴胺的含量为5~20wt%，所述聚多巴胺呈现圆球状连接包裹于所述芳纶纳米纤维连接而成的纤维表面，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜包括由孔径在2nm以下的微孔、孔径2~50nm的介孔和孔径50nm~500μm的宏孔组成的三维多孔网络结构，且所述三维多孔网络结构的孔隙率为1~99%；
所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的厚度为250~1000μm，长度为1~50cm，宽度为1~50cm，比表面积为1~1000m2/g，拉伸强度为0.1MP~10 MPa，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的热导率为0.015~0.05W/mK；
所述阻燃气凝胶相变复合薄膜的相变温度为-40~0℃，热焓值为10~300J/g，极限氧指数大于32。
2.根据权利要求1所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述氯化铵水溶液的浓度为15 ~ 25wt %，所述乙二醇水溶液的浓度为15 ~ 25wt %。
3.根据权利要求1所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的制备方法包括：
将芳纶纳米纤维分散液施加于一衬底上，之后转移至凝固浴并通过溶胶-凝胶转换形成芳纶水凝胶薄膜；
分别提供多巴胺单体和聚合缓冲液；
将所述芳纶水凝胶薄膜转移至所述聚合缓冲液中并加入多巴胺单体混合均匀，进行原位聚合形成芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜；
对所述芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜进行溶剂置换，再干燥处理，获得所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜。
4.根据权利要求3所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于，所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜的制备方法包括：至少采用刮刀涂布法、旋转涂布法、卷对卷涂布法中的任一种方法将所述芳纶纳米纤维分散液涂覆于衬底上。
5.根据权利要求4所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述刮刀涂布法中的刮刀与衬底之间的距离为250 ~1000μm；所述旋转涂布法采用的转速为200rpm~5000rpm；所述卷对卷涂布法采用的卷轴与卷轴之间的距离为10μm~1000μm。
6.根据权利要求3所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述芳纶纳米纤维分散液包括芳纶纳米纤维和分散溶剂，所述分散溶剂包括叔丁醇钾与二甲亚砜的组合。
7.根据权利要求3所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述芳纶纳米纤维分散液中芳纶纳米纤维的含量为1~2.5wt%。
8.根据权利要求3所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述聚合缓冲液包括氢氧化钠溶液、氨水溶液、三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液和PBS缓冲液中的任意一种或两种以上的组合。
9.根据权利要求3所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述制备方法具体包括：将所述芳纶水凝胶薄膜转移至所述聚合缓冲液中并加入多巴胺单体配以搅拌形成原位聚合反应体系，并使多巴胺单体进行原位聚合，从而形成所述芳纶/聚多巴胺水凝胶薄膜，其中，所述原位聚合反应体系中多巴胺单体的浓度为0.5~4g/L。
10.根据权利要求9所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述多巴胺单体进行原位聚合的时间为12~80h。
11.根据权利要求10所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述多巴胺单体进行原位聚合的时间为48~72h。
12.根据权利要求9所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述搅拌的转速为50~1500rpm。
13.根据权利要求12所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述搅拌的转速为为200~1200rpm。
14.根据权利要求9所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述搅拌包括磁力搅拌、高速机械搅拌、人工搅拌中的任意一种或两种以上的组合。
15.根据权利要求9所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：在所述多巴胺单体进行原位聚合时，容器敞口暴露于空气中，暴露面积为容器口径面积的1~100%。
16.根据权利要求15所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述暴露面积为容器口径面积的为50~100%。
17.根据权利要求3所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述原位聚合的反应温度为1~35℃。
18.根据权利要求17所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述原位聚合的反应温度为5~20℃。
19.根据权利要求3所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述溶剂置换采用的置换溶剂包括水、乙醇、丙酮、叔丁醇中的任意一种或两种以上的组合。
20.根据权利要求19所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述溶剂置换采用的置换溶剂为水和叔丁醇的组合，其中，所述水和叔丁醇的体积比为1：1~4：1。
21.根据权利要求3所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述干燥处理包括常压干燥法、超临界干燥法和冷冻干燥法中的任意一种或两种以上的组合。
22.根据权利要求21所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜，其特征在于：所述干燥处理为冷冻干燥法，所述冷冻干燥法的冷阱温度为-80~-40℃，真空度小于0.1kPa。
23.如权利要求1~22任一项所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备方法，其特征在于包括：将相变材料填充于所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜中，获得所述阻燃气凝胶相变复合薄膜。
24.根据权利要求23所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备方法，其特征在于具体包括：采用浸渍填充或熔融填充的方式，以相变材料对所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜进行填充，获得所述阻燃气凝胶相变复合薄膜。
25.根据权利要求24所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括：将所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜浸渍于相变材料中1min~12h。
26.根据权利要求25所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜的制备方法，其特征在于，将所述芳纶/聚多巴胺气凝胶薄膜浸渍于相变材料中4~12h。
27.权利要求1~22任一项所述的阻燃气凝胶相变复合薄膜于低温电子器件的热能存储与释放、转移耗电时间或调节温度骤变时波动领域中的应用。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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