一種氣凝膠碳纖維複合過濾膜的製備方法與流程

2023-05-24 06:01:51 1

本發明屬於吸附過濾領域，具體涉及一種氣凝膠碳纖維複合過濾膜的製備方法。

背景技術：

SiO2氣凝膠具有納米介孔的網絡結構，具有低密度、高比表面積和高孔隙率特點，因此SiO2氣凝膠在吸附過濾等方面具有廣闊的應用前景。然而，SiO2氣凝膠質脆易碎，本身力學性能較差，這一缺點使其大規模產業化和實際應用都受到嚴重製約。碳纖維兼具碳材料強抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特徵，然而，納米碳纖維間存在較強的範德華力作用，易於纏繞，在材料基體中分散較為困難。這不僅影響到碳纖維物理特性的發揮，而且對複合氣凝膠的微觀孔結構及性能產生一定的負面效應。

因此，如何有效的結合氣凝膠與碳纖維物理特性，提高氣凝膠的整體性和柔韌性，對擴展氣凝膠的應用具有重大的現實意義。

技術實現要素：

針對現有技術的問題，本發明提出一種氣凝膠碳纖維複合過濾膜的製備方法，製備過程簡單，製備的複合過濾膜具有良好的柔韌性，機械性強度高，且吸附效果好，密度小，比強度和比模量高。

本發明為解決上述技術問題所採用的技術方案是：

一種氣凝膠碳纖維複合過濾膜的製備方法，具體步驟如下：

步驟1，將1體積份密度為10～50mg/cm3的氣凝膠溶於2～5體積份的混合溶劑中；

步驟2，向步驟1中得到的混合溶劑中加入無機納米分散劑，且無機納米分散劑的濃度為20～50g/L，然後將碳纖維加入溶液中，攪拌均勻；

步驟3，在步驟2所得的混合溶液中按每升200～400g的比例添加膠黏劑，攪拌均勻後塗布於基膜上，獲得氣凝膠碳纖維複合材料過濾膜。

碳纖維的纖維長度為0.1～10mm。

膠黏劑為樹脂材料，包括丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、環氧樹脂、有機矽樹脂、酚醛樹脂、UV樹脂。

本發明的有益效果是：

該方法工藝簡單，製備的氣凝膠過濾膜既具備氣凝膠的低密度、高比表面積和高孔隙率特點，同時又具備碳纖維物理特性，吸附效果好，柔軟不易斷裂。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步說明。

實施例1：

將100mg氣凝膠溶於20ml無水乙醇中，然後添加0.4g無機納米分散劑，然後將0.1mm碳纖維溶入溶液中，攪拌均勻；加入4g丙烯酸樹脂，攪拌均勻後塗布於基膜上，獲得氣凝膠碳纖維複合材料過濾膜。

實施例2：

將100mg氣凝膠溶於40ml聚乙二醇與環己烷的混合溶液中，然後添加1.2g無機納米分散劑，然後將0.5mm碳纖維溶入溶液中，攪拌均勻；加入16g環氧樹脂，攪拌均勻後以塗布方式按指定厚度塗布出氣凝膠碳纖維複合材料過濾膜。

實施例3：

將100mg氣凝膠溶於40ml二甲苯中，然後添加2g無機納米分散劑，然後將2mm碳纖維溶入溶液中，攪拌均勻；加入20有機矽樹脂作，攪拌均勻後塗布於基膜上，獲得氣凝膠碳纖維複合材料過濾膜。

實施例4：

將500mg氣凝膠溶於200ml無水乙醇與正己烷的混合溶液中，然後添加8g無機納米分散劑，然後將5mm碳纖維溶入溶液中，攪拌均勻；加入100g聚氨酯樹脂，攪拌均勻後塗布於基膜上，獲得氣凝膠碳纖維複合材料過濾膜。

實施例4：

將500mg氣凝膠溶於300ml丙酮中，然後添加16g無機納米分散劑，然後將10mm碳纖維溶入溶液中，攪拌均勻；加入100gUV樹脂，攪拌均勻後塗布於基膜上，獲得氣凝膠碳纖維複合材料過濾膜。

說明書中未闡述的部分均為現有技術或公知常識。本實施例僅用於說明該發明，而不用於限制本發明的範圍，本領域技術人員對於本發明所做的等價置換等修改均認為是落入該發明權利要求書所保護範圍內。