本技术介绍了一种新型同轴丝素/纤维素气凝胶纤维及其制造工艺。该工艺涉及将纤维素溶解于特定离子溶液制成纤维素溶液,并将丝素蛋白溶解于另一离子溶液制成丝素蛋白溶液。
背景技术
气凝胶纤维因其具有超低密度、超高孔隙率和高比表面积等特性,在保暖、隔热及防护等领域展现出巨大潜力。然而,气凝胶材料独特的微观结构在赋予其诸多优异性能的同时也决定了其固有的高脆性(目前的气凝胶材料极易碎,抗拉强度无法进行测量,也缺少相关数据),其基本以颗粒、粉体、卷毡的形式存在,难以满足实际应用的要求。
目前,研究人员通过外物掺杂及前躯体调控等多种方法已经可以很好地改善气凝胶材料的力学性能,而对于气凝胶纤维材料的制备仍然缺乏相对有效的方法,相关报道也极少。如今,市面上的气凝胶产品多以SiO2
气凝胶为主,其制备过程产生复杂的化学反应废弃物,不易降解,尤其是不太适合加工成直接和人体接触的服装面料。而采用蚕丝这一可再生的天然高分子来加工成丝绸等服装面料有成熟的工艺;蚕丝的主要成分为丝素蛋白,如果将其加工成气凝胶纤维的话,则可以用作保温服装面料的编织纤维,而且对于蚕丝的高值化利用也具有重要意义。
专利CN106178131A公开了一种丝素蛋白气凝胶的制备方法,但该方法直接将丝素蛋白水溶液打成泡沫状后干燥,此过程中如果不及时处理,尤其是高浓度丝素蛋白溶液会很快变干,不利于实际生产,而且并没有采取有效措施来改善气凝胶的热学性能,因此所得的气凝胶纤维难有理想的隔热性能和力学性能来满足实际应用的需求。
综上,传统方法制备的气凝胶纤维面临隔热性能和力学性能差、工艺复杂产生难降解物等问题。因此,开发一种新型高效且环保的方法,用以制备隔热性能、力学性能优异的气凝胶纤维材料显得尤为重要。
实现思路