CN115627016B - 一种改性聚合物气凝胶复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种改性聚合物气凝胶复合材料及其制备方法。将四乙氧基硅烷和3‑氨基丙基三乙氧基硅烷作为复合硅前驱体并利用癸酸进行改性得到改性二氧化硅气凝胶，并进一步的利用可发泡材料和改性二氧化硅气凝胶共混得到改性聚合物气凝胶复合材料。制备得到的该复合材料密度小、隔热阻燃效果好、力学性能优异，同时还引入了相变材料，能够对外界温度变化产生缓冲作用，将其用于服装材料时能够提高舒适性。

Description

一种改性聚合物气凝胶复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体涉及一种改性聚合物气凝胶复合材料及其制备方法。
背景技术
随着我国现代化进程的推进，人们工作和日常生活的活动领域逐渐拓宽。为了适应各类环境，特别是极端环境，人们对在相应环境条件下所穿着的服装性能和功能提出了更高的要求。近年来，各国航空航天、国防、冶炼、体育等领域对在高温和极寒条件下具有高效隔热保温性能纺织品和服装的需求不断提高。气凝胶是目前世界上密度最小、热导率最低的高度多孔固体材料，具有特殊的连续网络连接孔洞结构，隔热性能优异，可有效提高服装的热防护性能。
其中二氧化硅气凝胶材料颗粒骨架结构和尺寸孔径分布范围均匀，使其具有极低的密度和热导率。研究表明，二氧化硅气凝胶的热对流效应微乎其微，对于一般二氧化硅气凝胶来说其热导率由气态热传导、固态热传导和热辐射组成。而常压下材料孔隙内的气体对热传导可忽虑不及，所以二氧化硅气凝胶的热传导主要由固态热传导和辐射热传导所决定。极低的密度增加了固体导热途径，有效降低固态热传导。氧化硅气凝胶具有极低的密度，相对于传统隔热材料它可以以更轻的质量、更小的体积达到相同的隔热效果。
申请号为201611214710.X的中国专利公开了一种御寒保暖复合材料及其制备方法和应用，由可发泡弹性体与二氧化硅气凝胶按一定比例共混发泡制得御寒保暖复合材料以制作御寒保暖服装或被褥，其性能御寒保暖性能优异，制备工艺简单、原材料易得，易于规模化生产，实现了制备服装或被褥具有轻便、不臃肿、舒适、美观的优点。但单纯的二氧化硅气凝胶结构稳定性差，脆性大，在使用过程中常伴随一定程度的粉尘释放，存在安全隐患。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种改性聚合物气凝胶复合材料及其制备方法。将四乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷作为复合硅前驱体并利用癸酸进行改性得到改性二氧化硅气凝胶，并进一步的利用可发泡材料和改性二氧化硅气凝胶共混得到改性聚合物气凝胶复合材料。制备得到的该复合材料密度小、隔热阻燃效果好、力学性能优异，同时还引入了相变材料，将其用于服装材料时能够提高舒适性。
本发明解决上述问题的技术方案如下：
一种改性聚合物气凝胶复合材料，所述复合材料包括可发泡材料和改性二氧化硅气凝胶；
所述可发泡材料选用丁腈橡胶与聚氯乙烯共混发泡材料；
所述改性二氧化硅气凝胶由四乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷作为复合硅前驱体并利用癸酸进行改性得到。
进一步地，所述改性二氧化硅气凝胶的制备方法为：
S1、在惰性气氛下将3-氨基丙基三乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷加入到无水乙醇中混合搅拌20-40min，优选为30min，然后向其中逐滴加入氨-乙醇溶液，其中所述乙醇溶液由去离子水和无水乙醇按质量比1:4混合得到，氨浓度为0.75mol/L，反应2-4h后，优选为4h，升高温度至80-90℃冷凝回流2-4h，优选为升高温度至85℃冷凝回流4h，减压蒸馏出无水乙醇，逐步升温至140-150℃，优选为150℃，在乙醇完全馏出后得到溶胶；
S2、在步骤S1得到的溶胶中加入癸酸、1,3-二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶并混合均匀，升高温度至60-80℃反应6-8h得到改性二氧化硅湿凝胶，优选为升高温度至80℃反应8h，用丙酮进行洗涤后通过超临界干燥得到所述改性二氧化硅气凝胶。
进一步地，一种改性聚合物气凝胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：
A1、将聚氯乙烯加热并向其中加入增塑剂和热稳定剂并充分混合均匀，进行预膨润；其中将聚氯乙烯加热至60-80℃，优选为65℃；
A2、将步骤A1膨润后的聚氯乙烯放入密炼机中塑化；其中密炼温度为130-140℃，搅拌速度为80-100r/min；优选为密炼温度为130℃，搅拌速度为80r/min；
A3、将塑化后的聚氯乙烯与丁腈橡胶混合，加入增塑剂、热稳定剂、防老剂和填料进行密炼，得到母胶；其中密炼温度为150-165℃，搅拌速度为80-100r/min；优选为密炼温度为165℃，搅拌速度为100r/min；
A4、在母胶中加入发泡剂、硫化剂、硫化促进剂和改性二氧化硅气凝胶进行充分混炼，得到混炼胶；其中密炼温度为150-165℃，搅拌速度为80-100r/min；优选为密炼温度为160℃，搅拌速度为85r/min。
A5、将步骤A4得到的混炼胶放入挤出机，挤出所需形状，将成型的混炼胶放入模压机进行第一次固化，其中第一次固化的压力为10-15Mpa，温度为120-150℃，时间为10-20min；优选为第一次固化的压力为12Mpa，温度为135℃，时间为15min；然后升高温度进行第二次固化，其中第二次固化压力为12-18MPa，温度为160-180℃，时间为8-12min；优选为第二次固化压力为16MPa，温度为175℃，时间为12min；随后采用快速降温法，得到所述复合材料。
进一步地，所述增塑剂为石蜡油、偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种混合，优选为邻苯二甲酸二辛酯；所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂；所述防老剂为N-苯基-N′-环己基对苯二胺、N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-对苯二胺中的一种或两种混合，优选为N-苯基-N′-环己基对苯二胺；所述填料为炭黑、碳酸钙、短纤维中的一种或几种混合，优选为炭黑和碳酸钙按质量比1:1混合；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、4,4′-氧双苯磺酰肼、脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷中的一种或几种混合，优选为偶氮二甲酰胺；所述硫化剂为硫磺；所述硫化促进剂为二硫化四甲基秋兰姆、三烯丙基异氰脲酸酯、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的一种或几种混合，优选为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
进一步地，一种改性聚合物气凝胶复合材料在服装、纺织品、建筑、包装、航天航空等领域的应用。
本发明具有如下有益效果：
通过采用四乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷作为复合硅前驱体并利用癸酸进行改性最终得到改性二氧化硅气凝胶。在该制备过程中四乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷在碱性催化条件共聚合得到含有-OH、-NH2等官能团的湿凝胶，进一步地引入癸酸，并在催化剂和脱水剂的共同作用下癸酸中的羧基与湿凝胶上的羟基和氨基发生反应，成功将癸酸接枝到湿凝胶上得到改性二氧化硅气凝胶，烃基链段的引入有效的降低了以Si-O-Si为主体的网络结构骨架的脆性。进一步地利用可发泡材料和改性二氧化硅气凝胶共混得到改性聚合物气凝胶复合材料，制备得到的该复合材料密度小、隔热阻燃效果好、力学性能优异，同时还引入了相变材料，当温度降低时，相变材料会凝固释放热量；当温度升高时，相变材料会融化吸收热量，对外界温度变化产生缓冲作用，将其用于服装材料时能够提高舒适性。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明中所用四乙氧基硅烷CAS号：78-10-4；3-氨基丙基三乙氧基硅烷CAS号：919-30-2；癸酸CAS号：334-48-5；1,3-二环己基碳二亚胺CAS号：538-75-0；4-二甲氨基吡啶CAS号：1122-58-3；聚氯乙烯CAS号：9002-86-2；丁腈橡胶购买自深圳市万塑源橡塑有限公司；所有试剂均为市售。
实施例1
一种改性聚合物气凝胶复合材料，复合材料包括可发泡材料和改性二氧化硅气凝胶；
可发泡材料选用丁腈橡胶与聚氯乙烯共混发泡材料；
改性二氧化硅气凝胶由四乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷作为复合硅前驱体并利用癸酸进行改性得到。
其中，改性二氧化硅气凝胶的制备方法为：
S1、在惰性气氛下将25重量份3-氨基丙基三乙氧基硅烷和20重量份四乙氧基硅烷加入到35重量份无水乙醇中混合搅拌30min，然后向其中逐滴加入30重量份氨-乙醇溶液，其中乙醇溶液由去离子水和无水乙醇按质量比1:4混合得到，氨浓度为0.75mol/L，反应4h后，升高温度至85℃冷凝回流4h，减压蒸馏出无水乙醇，逐步升温至150℃，在乙醇完全馏出后得到溶胶；
S2、在步骤S1得到的溶胶中加入28重量份癸酸、8重量份1,3-二环己基碳二亚胺和6重量份4-二甲氨基吡啶并混合均匀，升高温度至80℃反应8h，用丙酮进行洗涤后通过超临界干燥得到改性二氧化硅气凝胶。
其中，一种改性聚合物气凝胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：
A1、将65重量份聚氯乙烯加热至65℃并向其中加入10重量份增塑剂和8重量份热稳定剂并充分混合均匀，进行预膨润；
A2、将步骤A1膨润后的聚氯乙烯放入密炼机中塑化；其中，密炼温度为130℃，搅拌速度为80r/min；
A3、将塑化后的聚氯乙烯与65重量份丁腈橡胶混合，加入12重量份防老剂和10重量份填料进行密炼，得到母胶；其中，密炼温度为165℃，搅拌速度为100r/min；
A4、在母胶中加入12重量份发泡剂、8重量份硫化剂、6重量份硫化促进剂和35重量份改性二氧化硅气凝胶进行充分混炼，得到混炼胶；其中密炼温度为160℃，搅拌速度为85r/min。
A5、将步骤A4得到的混炼胶放入挤出机，挤出所需形状，将成型的混炼胶放入模压机进行第一次固化，其中第一次固化的压力为12Mpa，温度为135℃，时间为15min；然后升高温度进行第二次固化，其中第二次固化压力为16MPa，温度为175℃，时间为12min；随后采用快速降温法，得到复合材料。
其中，增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；热稳定剂为钙锌复合稳定剂；防老剂为N-苯基-N′-环己基对苯二胺；填料为炭黑和碳酸钙按质量比1:1混合；发泡剂为偶氮二甲酰胺；硫化剂为硫磺；硫化促进剂为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
实施例2
与实施例1相比，改性二氧化硅气凝胶和改性聚合物气凝胶复合材料的制备过程中各物质的用量及反应条件不同，其余均参照实施例1。
改性二氧化硅气凝胶的制备方法为：
S1、在惰性气氛下将20重量份3-氨基丙基三乙氧基硅烷和15重量份四乙氧基硅烷加入到30重量份无水乙醇中混合搅拌20min，然后向其中逐滴加入18重量份氨-乙醇溶液，反应2h后，升高温度至80℃冷凝回流2h，减压蒸馏出无水乙醇，逐步升温至140℃，在乙醇完全馏出后得到溶胶；
S2、在步骤S1得到的溶胶中加入22重量份癸酸、5重量份1,3-二环己基碳二亚胺和3重量份4-二甲氨基吡啶并混合均匀，升高温度至60℃反应6h，用丙酮进行洗涤后通过超临界干燥得到改性二氧化硅气凝胶。
其中，一种改性聚合物气凝胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：
A1、将50重量份聚氯乙烯加热至60℃并向其中加入8重量份增塑剂和5重量份热稳定剂并充分混合均匀，进行预膨润；
A2、将步骤A1膨润后的聚氯乙烯放入密炼机中塑化；其中，密炼温度为130℃，搅拌速度为80r/min；
A3、将塑化后的聚氯乙烯与55重量份丁腈橡胶混合，加入8重量份防老剂和5重量份填料进行密炼，得到母胶；其中，密炼温度为150℃，搅拌速度为80r/min；
A4、在母胶中加入8重量份发泡剂、6重量份硫化剂、3重量份硫化促进剂和25重量份改性二氧化硅气凝胶进行充分混炼，得到混炼胶；其中密炼温度为150℃，搅拌速度为80r/min。
A5、将步骤A4得到的混炼胶放入挤出机，挤出所需形状，将成型的混炼胶放入模压机进行第一次固化，其中第一次固化的压力为10Mpa，温度为120℃，时间为10min；然后升高温度进行第二次固化，其中第二次固化压力为12MPa，温度为160℃，时间为8min；随后采用快速降温法，得到复合材料。
其中，增塑剂为石蜡油；热稳定剂为钙锌复合稳定剂；防老剂为N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-对苯二胺中；填料为炭黑和碳酸钙按质量比1:1混合；发泡剂为4,4′-氧双苯磺酰肼；硫化剂为硫磺；硫化促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯。
实施例3
与实施例1相比，改性二氧化硅气凝胶和改性聚合物气凝胶复合材料的制备过程中各物质的用量及反应条件不同，其余均参照实施例1。
其中，改性二氧化硅气凝胶的制备方法为：
S1、在惰性气氛下将35重量份3-氨基丙基三乙氧基硅烷和30重量份四乙氧基硅烷加入到45重量份无水乙醇中混合搅拌40min，然后向其中逐滴加入35重量份氨-乙醇溶液，反应4h后，升高温度至90℃冷凝回流4h，减压蒸馏出无水乙醇，逐步升温至150℃，在乙醇完全馏出后得到溶胶；
S2、在步骤S1得到的溶胶中加入38重量份癸酸、15重量份1,3-二环己基碳二亚胺和12重量份4-二甲氨基吡啶并混合均匀，升高温度至80℃反应8h，用丙酮进行洗涤后通过超临界干燥得到改性二氧化硅气凝胶。
其中，一种改性聚合物气凝胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：
A1、将80重量份聚氯乙烯加热至80℃并向其中加入18重量份增塑剂和15重量份热稳定剂并充分混合均匀，进行预膨润；
A2、将步骤A1膨润后的聚氯乙烯放入密炼机中塑化；其中，密炼温度为140℃，搅拌速度为100r/min；
A3、将塑化后的聚氯乙烯与80重量份丁腈橡胶混合，加入18重量份防老剂和15重量份填料进行密炼，得到母胶；其中，密炼温度为165℃，搅拌速度为100r/min；
A4、在母胶中加入15重量份发泡剂、12重量份硫化剂、8重量份硫化促进剂和45重量份改性二氧化硅气凝胶进行充分混炼，得到混炼胶；其中密炼温度为165℃，搅拌速度为100r/min。
A5、将步骤A4得到的混炼胶放入挤出机，挤出所需形状，将成型的混炼胶放入模压机进行第一次固化，其中第一次固化的压力为15Mpa，温度为150℃，时间为20min；然后升高温度进行第二次固化，其中第二次固化压力为18MPa，温度为180℃，时间为12min；随后采用快速降温法，得到复合材料。
其中，增塑剂为偏苯三酸三辛酯；防老剂为N-苯基-N′-环己基对苯二胺；发泡剂为4,4′-氧双苯磺酰肼；硫化促进剂为二硫化四甲基秋兰姆。
对比例1
与实施例1相比改性二氧化硅气凝胶的制备过程不同，改性二氧化硅气凝胶由四乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷作为复合硅前驱体制备得到，其余均参照实施例1。
其中，改性二氧化硅气凝胶的制备方法为：在惰性气氛下将25重量份3-氨基丙基三乙氧基硅烷和20重量份四乙氧基硅烷加入到35重量份无水乙醇中混合搅拌30min，然后向其中逐滴加入30重量份氨-乙醇溶液，反应4h后，升高温度至85℃冷凝回流4h，减压蒸馏出无水乙醇，逐步升温至150℃，在乙醇完全馏出后得到溶胶，通过超临界干燥得到改性二氧化硅气凝胶。
其余过程参照实施例1。
对比例2
与实施例1相比改性二氧化硅气凝胶的制备过程不同，改性二氧化硅气凝胶由四乙氧基硅烷作为复合硅前驱体并利用癸酸进行改性制备得到，其余均参照实施例1。
其中，改性二氧化硅气凝胶的制备方法为：
S1、在惰性气氛下将45重量份四乙氧基硅烷加入到35重量份无水乙醇中混合搅拌30min，然后向其中逐滴加入30重量份氨-乙醇溶液，反应4h后，升高温度至85℃冷凝回流4h，减压蒸馏出无水乙醇，逐步升温至150℃，在乙醇完全馏出后得到溶胶；
S2、在步骤S1得到的溶胶中加入28重量份癸酸、8重量份1,3-二环己基碳二亚胺和6重量份4-二甲氨基吡啶并混合均匀，升高温度至80℃反应8h，用丙酮进行洗涤后通过超临界干燥得到改性二氧化硅气凝胶。
其余过程参照实施例1。
对比例3
与实施例1相比改性二氧化硅气凝胶的制备过程不同，改性二氧化硅气凝胶由3-氨基丙基三乙氧基硅烷作为复合硅前驱体并利用癸酸进行改性制备得到，其余均参照实施例1。
其中，改性二氧化硅气凝胶的制备方法为：
S1、在惰性气氛下将45重量份3-氨基丙基三乙氧基硅烷加入到35重量份无水乙醇中混合搅拌30min，然后向其中逐滴加入30重量份氨-乙醇溶液，反应4h后，升高温度至85℃冷凝回流4h，减压蒸馏出无水乙醇，逐步升温至150℃，在乙醇完全馏出后得到溶胶；
S2、在步骤S1得到的溶胶中加入28重量份癸酸、8重量份1,3-二环己基碳二亚胺和6重量份4-二甲氨基吡啶并混合均匀，升高温度至80℃反应8h，用丙酮进行洗涤后通过超临界干燥得到改性二氧化硅气凝胶。
其余过程参照实施例1。
对比例4
与实施例1相比改性二氧化硅气凝胶的制备过程不同，改性二氧化硅气凝胶由四乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷作为复合硅前驱体，并直接加入癸酸制备得到。
其中，改性二氧化硅气凝胶的制备方法为：在惰性气氛下将25重量份3-氨基丙基三乙氧基硅烷和20重量份四乙氧基硅烷加入到35重量份无水乙醇中混合搅拌30min，然后向其中逐滴加入30重量份氨-乙醇溶液，反应4h后，升高温度至85℃冷凝回流4h，减压蒸馏出无水乙醇，逐步升温至150℃，在乙醇完全馏出后得到溶胶；
S2、在步骤S1得到的溶胶中加入28重量份癸酸，升高温度至80℃搅拌8h后通过超临界干燥得到改性二氧化硅气凝胶。
其余过程参照实施例1。
相关测试
1.使用电子秤与直尺测得实施例1-3和对比例1-4制备的复合材料的质量与尺寸，按照质量/体积的方式得出各样品的密度，结果如表1所示。
2.使用Hot Disk对实施例1-3和对比例1-4制备的复合材料进行导热系数测试，测试结果如表1所示。
3.对实施例1-3和对比例1-4制备的复合材料进行静态接触角测试，测试结果如表1所示。
表1
Figure 403739DEST_PATH_IMAGE001
对表1数据进行分析发现，实施例1-3仅改变改性二氧化硅制备过程中的参数得到的样品的密度相差不大，其中以实施例1得到的样品的密度最小；由导热系数结果分析可以看出，利用四乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷作为复合硅前驱体并利用癸酸进行改性得到的改性二氧化硅气凝胶与可发泡材料制备得到的复合材料的导热系数相对较低，对比实施例1-3和对比例2-3可以发现，采用四乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷共同作为复合硅前驱体制备得到的改性二氧化硅气凝胶的导热系数要低于单独采用四乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷作为硅前驱制备的改性二氧化硅气凝胶的导热系数，表明采用四乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷共同作为复合硅前驱体对于提高最终得到的复合材料的隔热性能具有协同作用；对接触角测试结果进行分析：二氧化硅气凝胶结构中的Si-OH很容易与H2O形成氢键，使其呈现出亲水性，但作为保温隔热材料，而具有良好的疏水性能够令材料长时间保持保温隔热性能，通过实施例1-3，对比例2-3和对比例1、4的测试结果可以发现，通过加入癸酸对其进行改性有效的提高了材料的疏水性能。
4.采用CMT6104型万能试验机对实施例1-3和对比例1-4制备的复合材料抗压、拉伸、弯曲强度测试，测试结果如表2所示。
表2
Figure 117880DEST_PATH_IMAGE002
由表中数据可以发现，在抗拉强度、抗压强度和抗弯强度方面，实施例1-3制备的复合材料的力学性能均高于对比例1-4，其中实施例1综合性能最佳，由实施例1和对比例4的测试数据对比发现，在改性二氧化硅气凝胶制备过程直接加入癸酸并不能有效的提高材料的力学性能，而采用将其反应接枝到二氧化硅气凝胶上时能够有效的改善制备材料的力学性能。
5．燃烧实验
对实施例1制备的复合材料进行2min燃烧实验，在试验过程中，当制备的复合材料收到置于酒精灯燃烧的火焰上时并没有出现着火现象，在经过2min的燃烧后，依旧能保持良好的完整性，表现出良好的阻燃性能。
气凝胶是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。其中密度较小、室温导热系数较低、比表面积大的二氧化硅气凝胶得到广泛应用。二氧化硅气凝胶是一种防热隔热性能优异的轻质纳米多孔非晶固体材料，但传统溶胶-凝胶制备得到的二氧化硅气凝胶由超细纳米颗粒相互堆积形成的三维骨架结构，颗粒间相互连接作用较弱，因而其结构稳定性差、脆性较大。针对该问题，在本发明中采用四乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷作为复合硅前驱体并利用癸酸进行改性最终得到改性二氧化硅气凝胶。该制备过程中四乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷在碱性催化条件共聚合得到含有-OH、-NH2等官能团的湿凝胶，进一步地引入癸酸，并在催化剂和脱水剂的共同作用下癸酸中的羧基与湿凝胶上的羟基和氨基发生反应，成功将癸酸接枝到湿凝胶上得到改性二氧化硅气凝胶。在该过程中通过采用两种硅前驱体作为复合硅源，一方面能够引入氨基等官能团便于后续反应，另一方面相比于单独采用四乙氧基硅烷作为硅源，能够在形成的以Si-O-Si为主体的网络结构中引入烃基柔性链段，降低了网络骨架的脆性，防止后续过程中骨架结构遭到破坏；进一步地，在一定条件下将癸酸反应接枝到湿凝胶上，改善了材料的疏水性能，同时长链烷基包覆在脆性骨架的外部，利用其柔性进一步缓解复合材料的脆性，增强复合材料的力学性能；另外癸酸作为有机相变材料，其相变温度在31-32℃，相变潜热为150-160J/g，当其用于服装中间层材料时，当温度降低时，相变材料会凝固释放热量；当温度升高时，相变材料会融化吸收热量，对外界温度变化产生缓冲作用，提高舒适性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种改性聚合物气凝胶复合材料，其特征在于，所述复合材料包括可发泡材料和改性二氧化硅气凝胶；
所述可发泡材料选用丁腈橡胶与聚氯乙烯共混发泡材料；
所述改性二氧化硅气凝胶由四乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷作为复合硅前驱体并利用癸酸进行改性得到；
所述改性二氧化硅气凝胶的制备方法为：
S1、在惰性气氛下将3-氨基丙基三乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷加入到无水乙醇中混合搅拌20-40min，然后向其中逐滴加入氨-乙醇溶液，反应2-4h后，升高温度至80-90℃冷凝回流2-4h，减压蒸馏出无水乙醇，逐步升温至140-150℃，在乙醇完全馏出后得到溶胶；
S2、在步骤S1得到的溶胶中加入癸酸、1,3-二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶并混合均匀，升高温度至60-80℃反应6-8h得到改性二氧化硅湿凝胶，用丙酮进行洗涤后通过超临界干燥得到所述改性二氧化硅气凝胶；
在步骤S1中乙醇溶液由去离子水和无水乙醇按质量比1:4混合得到。
2.根据权利要求1所述的一种改性聚合物气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A1、将聚氯乙烯加热并向其中加入增塑剂和热稳定剂并充分混合均匀，进行预膨润；
A2、将步骤A1膨润后的聚氯乙烯放入密炼机中塑化；
A3、将塑化后的聚氯乙烯与丁腈橡胶混合，加入增塑剂、热稳定剂、防老剂和填料进行密炼，得到母胶；
A4、在母胶中加入发泡剂、硫化剂、硫化促进剂和改性二氧化硅气凝胶进行充分混炼，得到混炼胶；
A5、将步骤A4得到的混炼胶放入挤出机，挤出所需形状，将成型的混炼胶放入模压机进行第一次固化，然后升高温度进行第二次固化，随后采用快速降温法，得到所述复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种改性聚合物气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤A2中密炼温度为130-140℃，搅拌速度为80-100r/min。
4.根据权利要求2所述的一种改性聚合物气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤A3中密炼温度为150-165℃，搅拌速度为80-100r/min。
5.根据权利要求2所述的一种改性聚合物气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤A4中混炼温度为60-80℃，辊速为20-40r/min。
6.根据权利要求2所述的一种改性聚合物气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤A5中第一次固化的压力为10-15Mpa，温度为120-150℃，时间为10-20min；第二次固化压力为12-18MPa，温度为160-180℃，时间为8-12min。
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