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掺有二氧化硅气凝胶的PP无纺布复合材料的合成

Kazi Md Hasanul Hoque  
【摘要】:纺织品在保护人类免受极端气候环境影响方面发挥着重要作用。它们必须提供隔热和生理舒适性的结合。隔热是为穿着服装的个人提供舒适度的重要参数。纺织品的热性能定义了纤维、空气和水分的混合物。近年来,重量轻、柔韧且机械坚固的可持续环保隔热材料引起了全世界的关注。本研究贡献的目的是探索二氧化硅气凝胶在聚丙烯(PP)无纺布上的热保护应用潜力。在这项研究中,通过将(PP)无纺布浸入硅溶胶中,通过两步溶胶-凝胶工艺合成了具有所需性能的二氧化硅气凝胶/聚丙烯(PP)无纺布复合材料。原位凝胶化后的硅胶气凝胶-PP无纺布复合凝胶用三甲基氯硅烷(TMCS)和六甲基二硅氮烷(HMDZ)混合溶液进行疏水化处理,复合物采用常压干燥法和垫干固化法干燥,用空气代替孔隙液同时保持稳固的网络。二氧化硅气凝胶作为复合材料分布在PP无纺布内部,起到支撑骨架的作用,提高了二氧化硅气凝胶的力学性能。FTIR、BET、扫描电子显微镜(SEM)、DSC、TGA用于表征未经处理的PP无纺布和二氧化硅气凝胶/PP无纺布复合材料。还测定了复合材料的接触角和导热性能。样品还通过织物厚度和重量测量进行物理表征。常压干燥样品合成二氧化硅气凝胶/PP无纺布复合材料;表面积、孔径和孔体积分别为15.89 m~2/g、12.3123nm和0.0489 cm~3/mg,对于压干固化样品:分别为69.74 m~2/g、5.3682nm和0.0936cm~3/g。物理表征表明,二氧化硅气凝胶颗粒整合后织物的重量和厚度增加。此外,二氧化硅气凝胶颗粒的均匀沉积有效地覆盖了PP无纺布的表面并完全填充了无纺布的微米级孔隙,从而具有更强的疏水性。未处理的PP非织造织物的接触角为114°,在PP非织造织物中加入二氧化硅气凝胶后,常压干燥的接触角增加到129°,压干固化样品的接触角增加到133°。制备的二氧化硅气凝胶/PP无纺布表现出更高的隔热性能。未经处理的PP无纺布的传热系数为68.64 W/m~2℃,对于常压干燥,其传热系数降至50.04W/m~2℃,而对于轧染固化样品则降至48.5 W/m~2℃。未经处理的PP无纺布样品的保温率为25.3,常压干燥提高到30.3%,轧染固化样品的保温率为32.1%。未处理的PP无纺布、二氧化硅气凝胶/PP无纺布复合物通过环境压力干燥和轧染固化样品的Clo值分别为0.09、0.12和0.13。这项研究的发现意义重大,可用于当前的工业发展,并有助于进一步科学研究掺入二氧化硅气凝胶的非织造织物。


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