CN214606353U

CN214606353U - 一种含气凝胶阻燃隔热材料

Info

Publication number: CN214606353U
Application number: CN202023115394.5U
Authority: CN
Inventors: 张梅; 严杰; 黄政清; 徐荣华; 张雪
Original assignee: Supai Technology Shanghai Co ltd
Current assignee: Supai Technology Shanghai Co ltd
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2030-12-22

Abstract

本实用新型提供了一种含气凝胶阻燃隔热材料，由外到内依次包含：防护层、气凝胶复合材料层、恒温缓冲层、单向导湿层，以上各层依靠相邻的层与层之间的连接层复合在一起。防护层用于防泼水、阻燃、耐磨。气凝胶复合材料层用于隔热。恒温缓冲层用于阻隔外界热量以及减弱外力碰撞。单向导湿层带有疏水面，此疏水面靠向恒温缓冲层。本实用新型的有益效果：(1)将气凝胶复合材料应用到阻燃面料上，制成一种复合材料的结构，拓展了气凝胶用途；(2)通过各层结构的设计与材料的选择，更好地控制温度以及湿度，实现极佳的穿着舒适性；(3)面料更加轻量化，有利于作业过程中活动方便。

Description

一种含气凝胶阻燃隔热材料

技术领域

本实用新型涉及一种阻燃隔热材料，具体涉及一种含气凝胶阻燃隔热材料，属于隔热阻燃技术领域。

背景技术

阻燃面料主要用来制作防护服，用于在特种环境下工作的特种人群，例如消防员、炼钢工人、石油工人等。这类防护服可以保护活跃在第一线的工作人员身体免受伤害，是高温场合以及火灾救助现场不可或缺的必备品。因此，开发一款提升穿着舒适性的阻燃面料，以适应高温工作、火灾现场救助活动的工作服或消防服显得尤为重要。

气凝胶是迄今为止密度最小、绝热性能最好的固体材料，因此气凝胶在航空航天和工业保温领域具有广泛的应用。实际上，将气凝胶粉末复合在其他基材得到气凝胶复合材料再应用是目前比较常见的应用方式。将含有气凝胶的复合材料与阻燃面料结合，对于特种人员在高温明火环境下工作服装面料，是一个较好的解决方案。

专利CN209718847U公开了一种多功能阻燃面料，其包括超疏水层、阻燃层、基布层、保温层、抗菌层多层结构，其阻燃层由两层阻燃层复合而成，阻燃效果好。最外层设置超疏水层，使面料具备较好的防水功能。设置包括羊毛纤维和聚氨酯弹性纱线的保温层，保温效果好。抗菌层拥有良好的透气排汗性能，且可杀菌除臭。该专利从多个维度改善穿着舒适性，但涉及的面料隔热性能稍差，无调温性能，整体还是有些不足。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：(1)现有阻燃隔热面料较为厚重；(2)现有阻燃面料穿着舒适性不佳。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过在面料中加入气凝胶复合材料，大大提升面料隔热效果；同时配合多个功能层，大大提升穿着舒适性。具体技术方案如下：

一种含气凝胶阻燃隔热材料，由外到内依次包含：

防护层，其用于防泼水、阻燃、耐磨；

气凝胶复合材料层，其用于隔热；

恒温缓冲层，其用于阻隔外界热量以及减弱外力碰撞；

单向导湿层，其带有疏水面，此疏水面靠向恒温缓冲层；

以上各层依靠相邻的层与层之间的连接层复合在一起。

在一些实施例中，防护层采用由阻燃纤维制成，再经过拒水整理的梭织面料。

在一些实施例中，阻燃纤维采用芳纶1313纤维或聚酰亚胺纤维。

在一些实施例中，气凝胶复合材料层采用以下(1)～(4)之中的任意一种材料制成：

(1)含有气凝胶的发泡材料；

(2)由含气凝胶的纤维织成的面料；

(3)由含气凝胶的纤维制成的非织造布；

(4)由气凝胶与无机材料复合而成的柔性毡材。

在一些实施例中，气凝胶复合材料层的厚度为0.5mm～50mm。

在一些实施例中，恒温缓冲层是相变调温纤维组成的絮片状材料。

在一些实施例中，单向导湿层采用由对水亲疏性不同的纱线织造的面料。

在一些实施例中，单向导湿层采用一面亲水、另一面疏水的面料，此种面料是在亲水面料的其中一面进行疏水后整理制成的。

在一些实施例中，连接层为点阵状热熔胶。

在一些实施例中，热熔胶选自TPU、PU、PE、TPE热熔胶中的一种。

本实用新型的有益效果：

(1)将气凝胶复合材料应用到阻燃面料上，制成一种复合材料的结构，拓展了气凝胶用途；

(2)通过各层结构的设计与材料的选择，更好地控制温度以及湿度，实现极佳的穿着舒适性；

(3)面料更加轻量化，有利于作业过程中活动方便。

附图说明

图1是本实用新型提供的含气凝胶阻燃隔热材料结构示意图。

上述附图的附图标记如下：

1 防护层

2 气凝胶复合材料层

3 恒温缓冲层

4 单向导湿层

5 连接层

具体实施方式

除非另作定义，本专利的权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语，应当为本专利所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本专利的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。

本实用新型提供一种含气凝胶复合材料的阻燃隔热材料结构，其在阻燃的基础上，增加气凝胶复合材料隔热层、相变恒温层与吸湿排汗层，大大提升成衣的穿着舒适性，使得特种工作人员在作业过程中倍感舒适。

上述含气凝胶复合材料的阻燃隔热材料的层状结构如图1所示。由外到内依次主要包含功能层：防护层1、气凝胶复合材料层2、恒温缓冲层3、单向导湿层4。上述各层的相邻两层之间都通过连接层5复合在一起。这样，主要的功能层有四层，连接层有三层。

防护层1具有防泼水、阻燃、耐磨等性能，起到防护作用。防护层1采用阻燃纤维为主要成分制成的梭织面料，面料经拒水后整理后，具有防泼水功能。防护层1优选阻燃纤维为芳纶1313纤维或聚酰亚胺纤维。

芳纶1313纤维，学名聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，由间苯二胺与间苯二甲酰氯缩聚后经溶液纺丝而成。芳纶1313最突出的特点就是耐高温性能好，可在220℃高下长期使用而不老化，耐久性好，而且尺寸稳定性极佳。在250℃左右的热收缩率仅为1％。短时间暴露于300℃高中也不会收缩、脆化、软化或者融熔。在超过370℃的强下才开始分解。400℃左右开始碳化。芳纶1313的极限氧指数大于28％，属于难燃纤维，所以不会在空气中燃烧，也不助燃，具有自熄性。代表的芳纶1313是美国杜邦公司生产的Nomex纤维。

聚酰亚胺纤维又称芳酰亚胺纤维，是指分子链中含有芳酰亚胺化学结构的纤维。聚酰亚胺纤维拥有良好的可纺性，可以制成各类特殊场合使用的纺织品。聚酰亚胺纤维具有耐高温性、阻燃性，不熔滴，离火自熄以及极佳的隔温性。与其他纤维相比，聚酰亚胺纤维材料本身的导热系数低，也是绝佳的隔温材料。使用聚酰亚胺纤维制成的隔热防护服穿着舒适，皮肤适应性好，永久阻燃，使用寿命长。

气凝胶复合材料层2主要起到隔绝外界热量传入身体表面的作用，气凝胶复合材料层厚度在0.5mm～50mm之间。其是由含有气凝胶粉末或纤维组成的复合材料构成，包括但不限于以下几种：

a)微米级或纳米级的气凝胶粉末与有机发泡材料原料相混合，一同发泡制得含有气凝胶的发泡材料。代表材料：

1.疏博(上海)纳米科技有限公司的蓝奇热S.KISTLER气凝胶复合材料；

2.纳诺科技有限公司生产的气凝胶面料。

b)由含气凝胶的纤维织成的面料或含气凝胶的纤维制成的非织造布。代表材料：

深圳中凝科技有限公司的AG-T气凝胶纺织品。

c)采用纳米复合工艺将气凝胶与无机材料复合而成的一种柔性毡材。代表材料：

1.纳诺科技有限公司生产的气凝胶绝热毡；

2.深圳中凝科技有限公司的AG-F系列气凝胶毡；

3.广东埃力生高新科技有限公司生产的气凝胶毡。

恒温缓冲层3主要起到缓冲外界热量的作用，进一步阻隔外界高温热量向穿着者体表的传递，同时也可以作为力缓冲层，减弱由于外力碰撞对身体的伤害。恒温缓冲层3由相变调温纤维组成的絮片状棉，此外此缓冲层具有亲水性，可将水分快速从单向导湿层4传导过来。

相变调温纤维是一种现有材料，是将熔点25～35℃的相变材料制成纳米微胶囊，在纺丝过程中加入到纺丝液中一同纺丝或与切片共混熔融纺丝，制成纤维。或者使用含有相变微胶囊的助剂将其整理到纤维上。代表性的是德国advansa公司的cell solution纤维，以及美国的outlast纤维。

单向导湿层4是面料的最里层，主要功能是将体表的汗液、水汽等迅速传导到恒温缓冲层3，起到吸汗排湿作用，提升穿着舒适性。做成服装时，单向导湿层4疏水的一面贴近身体，亲水的一面贴近恒温缓冲层3。

单向导湿层4采用单向导湿面料，这类面料两面表面张力不同，一面表现亲水性，另一面表现疏水性。当疏水的一面有水分时，水分会迅速传导到亲水的一面，从而使疏水性的一面保持干燥。其可通过亲疏性不同的纱线织造，实现单向导湿功能面料。也可通过在亲水面料表面做后整理，使一面表现为疏水性，从而实现单向导湿功能。

连接层5是在各层中间，将各层连接起来。优选的，连接层5为点阵状热熔胶，热熔胶选自TPU、PU、PE、TPE热熔胶中的一种。在一定温度和压力下，热熔胶将各层连接起来。点阵状连接层可最大程度保持面料的柔软性，提升服装的穿着舒适性。

上述复合阻燃材料通过以下复合工艺制备：

将防护层1与气凝胶复合材料层2复合，得到第一双层复合层。将恒温缓冲层3与单向导湿层4复合得到第二双层复合层。最后，将第一双层复合层与第二双层复合层再进行复合，得到阻燃隔热材料成品。

实施例1

防护层为Nomex纤维组成的平纹梭织面料，克重180g/m²，Nomex纤维即间位芳香族聚酰胺纤维(芳纶1313)，是美国杜邦(DuPont)公司在60年代发明并投入使用的。

气凝胶复合材料层为纳米级的气凝胶粉末与有机发泡材料原料相混合，一同发泡制得含有气凝胶的发泡材料，厚度2mm，热传导系数小于0.040W/(m·K)。

恒温缓冲层采用advansa公司的cell solution纤维制成的絮片，克重80g/m²。

单向导湿层采用针织平纹汗布，通过疏水聚酯纤维纱线与亲水聚酯纤维纱线织造的双层织物，克重180g/m²。

连接层使用PU点状热熔胶。

将防护层反面涂布点状热熔胶后，与气凝胶复合材料层复合，得到第一双层复合层。将单向导湿层涂布点状热熔胶后，与恒温缓冲层复合得到第二双层复合层。最后，将气凝胶复合材料层表面涂布热熔胶后，将第一双层复合层与第二双层复合层进行复合，得到阻燃隔热材料。

本实用新型提供的的多功能复合阻燃材料含气凝胶复合材料层，阻燃的同时隔热效果好，更轻量化，可以制备得到防护服，适合在高温环境中工作使用，大大提升特种人员穿着舒适性以及作业时的灵活性。

实施例2

防护层为芳酰亚胺纤维组成的平纹梭织面料，克重180g/m²。

气凝胶复合材料层为采用纳米复合工艺将气凝胶与无机材料复合而成的一种柔性毡材，厚度5mm，热传导系数小于0.060W/(m·K)。

恒温缓冲层采用美国的outlast纤维制成的絮片，克重80g/m²。

单向导湿层采用针织平纹汗布，其中一面做了疏水后整理，克重180g/m²。

连接层使用PE点状热熔胶。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种含气凝胶阻燃隔热材料，其特征在于，由外到内依次包含：

防护层，其用于防泼水、阻燃、耐磨；

气凝胶复合材料层，其用于隔热；

恒温缓冲层，其用于阻隔外界热量以及减弱外力碰撞；

单向导湿层，其带有疏水面，此疏水面靠向所述恒温缓冲层；

以上各层依靠相邻层与层之间的连接层复合在一起。

2.根据权利要求1所述的一种含气凝胶阻燃隔热材料，其特征在于，所述防护层采用由阻燃纤维制成，再经过拒水整理的梭织面料。

3.根据权利要求2所述的一种含气凝胶阻燃隔热材料，其特征在于，所述阻燃纤维采用芳纶1313纤维或聚酰亚胺纤维。

4.根据权利要求1所述的一种含气凝胶阻燃隔热材料，其特征在于，所述气凝胶复合材料层的厚度为0.5mm～50mm。

5.根据权利要求1所述的一种含气凝胶阻燃隔热材料，其特征在于，所述恒温缓冲层是由相变调温纤维组成的絮片状材料。

6.根据权利要求1所述的一种含气凝胶阻燃隔热材料，其特征在于，所述单向导湿层采用由对水亲疏性不同的纱线织造的面料。

7.根据权利要求1所述的一种含气凝胶阻燃隔热材料，其特征在于，所述单向导湿层采用一面亲水且另一面疏水的面料，此种面料是在亲水面料的其中一面进行疏水后整理制成的。

8.根据权利要求1所述的一种含气凝胶阻燃隔热材料，其特征在于，所述连接层为点阵状热熔胶。

9.根据权利要求8所述的一种含气凝胶阻燃隔热材料，其特征在于，所述热熔胶选自TPU、PU、PE、TPE热熔胶中的一种。