本發(fā)明屬于改性聚酯領域，具體涉及一種氣凝膠改性pet聚酯及其制備方法和應用。
背景技術：
滌綸(pet纖維)是世界產(chǎn)量最大，應用最廣泛的合成纖維品種，滌綸占世界合成纖維產(chǎn)量的60％以上。大量用于衣料、床上用品、各種裝飾布料、國防軍工特殊織物等紡織品以及其他工業(yè)用纖維制品，如過濾材料、絕緣材料、輪胎簾子線、傳送帶等。隨著國內(nèi)經(jīng)濟持續(xù)快速增長和國內(nèi)居民消費能力的不斷提高，國內(nèi)地區(qū)滌綸短纖維的需求量也不斷增長。中國滌綸系列產(chǎn)品產(chǎn)能以驚人的速度增長著，滌綸纖維產(chǎn)能的迅速增長，使得中國正逐漸發(fā)展成為世界滌綸類產(chǎn)品的重要加工基地。
氣凝膠又稱藍煙，是一種結構可控的輕質多孔非晶態(tài)無機納米材料，具有連續(xù)三維網(wǎng)狀結構，其孔隙率高達80％～99.8％，孔洞尺寸為1～100nm，高比表面積200～1000㎡/g，低密度變化范圍50～100kg/m3，常溫常壓下導熱系數(shù)小于0.016～0.022w/(m·k)，比靜止空氣的熱導率0.026w/(m·k)還低，是目前導熱率最低的固體材料。
常規(guī)滌綸纖維存在不吸水、染色性差、穿著不舒適以及易著火和助燃等方面的缺點。現(xiàn)有技術為了改善滌綸在易著火和助燃方面的缺點，采用鹵素改性滌綸制備阻燃滌綸纖維，這種方法可以使滌綸具有阻燃效果，但整體的生產(chǎn)成本增加近一倍，不適宜大規(guī)模生產(chǎn)和推廣應用。
申請?zhí)枮?01310347276.2的中國專利為了改善滌綸纖維的保溫性能將氣凝膠加入到纖維中改性，主要步驟是將氣凝膠粉末和聚合物樹脂混合，在混煉機中混煉造粒；將混煉造粒得到的母粒熔融噴絲，得到合成纖維。但是該方法制備將合成纖維的導熱系數(shù)降到0.015-0.02w/m.k左右，大大降低了材料導熱系數(shù)，使合成纖維的保溫性能得到明顯提高。但是直接將氣凝膠粉末和聚合物樹脂混合時會出現(xiàn)混合不均勻得問題，在后續(xù)紡絲會出現(xiàn)拉伸強度降低的問題，易斷絲和毛絲，通常只能生產(chǎn)較粗的纖維，限制了大規(guī)模的應用。
公開號為cn102557577a的中國發(fā)明專利申請?zhí)峁┝艘环N二氧化硅氣凝膠復合材料的制備及方法，以正硅酸乙酯為硅源，工業(yè)化生產(chǎn)的玻璃纖維或纖維棉材料作為增強體，所制得的二氧化硅氣凝膠復合材料具有高孔隙率、高比表面積、低密度、低介電常數(shù)和低熱導率等特性，具有良好的成型性，但是正硅酸乙酯有毒且價格昂貴，硅醇鹽作為硅源適合工業(yè)生產(chǎn)。
因此，如何制備性能優(yōu)異的氣凝膠，并將此氣凝膠有效應用在pet纖維中是目前需要解決的技術問題。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種氣凝膠改性pet聚酯及其制備方法和應用。本發(fā)明將氣凝膠粉末加入乙二醇中研磨粒徑為2-3μm的顆粒后加入對苯二甲酸，直接聚合成改性pet聚酯，從而使得氣凝膠顆粒均勻分散在聚對苯二甲酸乙二醇脂的分子鏈間；且本發(fā)明在pet聚酯聚合前引入氣凝膠顆粒，生產(chǎn)工藝簡單。本發(fā)明的改性pet纖維除了具有pet纖維本身的優(yōu)良特性外，在阻燃、透氣及吸濕排汗性方面的效果也有明顯提高。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種改性pet聚酯，所述改性pet聚酯包括氣凝膠顆粒和聚對苯二甲酸乙二醇脂，所述氣凝膠顆粒均勻分散在聚對苯二甲酸乙二醇脂的分子鏈間；氣凝膠顆粒在改性pet聚酯中的含量為1-10wt％；氣凝膠顆粒的粒徑為2-3μm；
所述氣凝膠顆粒為硅氣凝膠顆粒。
納米粒子的表面原子存在許多懸空鍵，具有不飽和性質，因而極易與其他原子相結合而趨于穩(wěn)定，具有很高的化學活性。對改性pet聚酯復合的體系來講，納米粒子的聚集體越小越好，增強增韌效果越明顯；納米粒子的聚集體大于一定尺寸時會使復合體系失去的意義。因此，在pet/氣凝膠顆粒復合材料的制備過程中，如何將氣凝膠以納米尺寸分散在聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)中是至關重要的。本發(fā)明采用將氣凝膠粉末加入乙二醇中研磨，只有當研磨粒徑為2-3μm的顆粒后，氣凝膠顆粒才能均一的分散在乙二醇溶液中，后續(xù)加入對苯二甲酸，直接聚合成改性pet聚酯，氣凝膠顆粒可以作為有效的成核劑，提高結晶速率，改善結晶性能，同時，由于氣凝膠顆粒在pet聚酯聚合前就均勻分散在上述聚合體系中，因此，在聚合后使得氣凝膠顆粒均勻分散在聚對苯二甲酸乙二醇脂的分子鏈間，氣凝膠顆粒的分散效果好，從而在保證pet聚酯本身優(yōu)良性能的同時，具有氣凝膠顆粒復合帶來的阻燃、保溫性能。
另外，硅氣凝膠顆粒內(nèi)部三維立體空間結構對其保溫性能的發(fā)揮具有重要作用，在產(chǎn)品制備過程中粘結劑或其它材料進入其三維立體空間封堵多孔結構后會使其降低或喪失阻燃、保溫性能；乙二醇的作用是潤濕硅氣凝膠顆粒，占據(jù)硅氣凝膠顆粒內(nèi)部三維立體空間的多孔結構，防止在產(chǎn)品制備過程中粘結劑或其它材料進入其三維立體空間封堵多孔結構，產(chǎn)品干燥后，乙二醇自然揮發(fā)，硅氣凝膠顆粒內(nèi)部仍然保持其三維立體空間結構，發(fā)揮阻燃、保溫性能。
作為優(yōu)選的技術方案：
如上所述的改性pet聚酯，所述氣凝膠顆粒為以硅酸鈉為硅源的氣凝膠顆粒；
硅氣凝膠需要通過硅氣凝膠前驅體制備，硅氣凝膠前驅體的制備方法為：
(1)制備硅源和溶劑的混合溶液
取摩數(shù)3.0-4.0的硅酸鈉裝入反應釜中，加入硅酸鈉質量1-3倍的去離子水進行稀釋，反應釜以80-200轉/分鐘的速度攪拌30分鐘，經(jīng)200目篩過濾，得到硅酸鈉溶液；硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃，它是由不同比例的堿金屬和二氧化硅所組成，其化學式為r2o·nsio2，式中r2o為堿金屬氧化物，n為二氧化硅與堿金屬氧化物摩爾數(shù)的比值，稱為水玻璃的摩數(shù)，最常用的是硅酸鈉水玻璃na2o·nsio2；
(2)溶膠
取a酸，在a酸中加入a酸金屬鹽和稀土a酸鹽，混合均勻后，以噴淋的方式加入至步驟(1)得到的硅酸鈉溶液；噴淋的同時以1200-2000轉/分的速度對反應釜內(nèi)的物料進行快速攪拌，控制硅酸鈉溶液的ph值為1.5-3.0，得到溶膠；
(3)凝膠
取氫氧化鈉或氨水，加入去離子水稀釋至ph值為10-11.5，以噴淋的方式加入至反應釜中；噴淋的同時以1200-2000轉/分的速度對反應釜內(nèi)的物料進行快速攪拌，當反應釜內(nèi)物料的ph值為4.5-5.5時，終止噴淋，得到凝膠；
(4)老化
反應釜內(nèi)以20-50轉/分的速度繼續(xù)攪拌3-10小時，對反應釜內(nèi)的物料進行老化，控制反應釜內(nèi)物料溫度為35-50攝氏度；現(xiàn)有技術一般是采用靜置的方式進行老化，耗時3～5天，并不會對凝膠進行攪拌，原因是現(xiàn)有技術普遍認為老化的過程中是需要靜置的，靜置能夠便于氣凝膠的結構生長；
(5)溶劑置換
在反應釜內(nèi)進行持續(xù)攪拌60-180分鐘，同時加入與步驟(4)反應釜內(nèi)老化物料同體積的置換溶劑，以置換出剩余的水分；現(xiàn)有技術擔心攪拌會破壞其結構，一般不會在置換時進行攪拌，會采取靜置處理，導致耗時較長；本發(fā)明提供的制備方法在溶劑置換時進行攪拌60～180min，能夠極大縮短置換周期，微觀結構并沒有受到破壞；
(6)表面修飾
在反應釜內(nèi)進行持續(xù)攪拌，同時繼續(xù)加入與步驟(4)反應釜內(nèi)老化物料同體積的偶聯(lián)劑；經(jīng)過攪拌60-180分鐘，得到包覆有置換溶劑和偶聯(lián)劑的氣凝膠前驅體。上述步驟(6)表面修飾加入的偶聯(lián)劑將硅氣凝膠微孔內(nèi)的水置換出來，偶聯(lián)劑填充進硅氣凝膠微孔內(nèi)，能夠提高微孔結構的穩(wěn)定性，提高孔徑大小的平均性；此外，通過對加入不同的偶聯(lián)劑進行表面修飾后，能夠調整硅氣凝膠疏水性、親水性功能。
如上所述的改性pet聚酯，步驟(2)中，所述a酸為硫酸、鹽酸、草酸或硝酸，用去離子水調節(jié)至6-15mol/l；所述a酸金屬鹽為a酸鋯鹽或a酸鋁鹽；所述稀土a酸鹽為a酸鈰鹽、a酸釔鹽或a酸鑭鹽；
步驟(2)中，所述a酸金屬鹽和稀土a酸鹽以氧化物計，兩者的摩爾比是100:1-6；a酸金屬鹽的氧化物和硅酸鈉中氧化硅的摩爾比2-5:100；a酸金屬鹽和稀土a酸鹽容易吸潮，會導致計量不準確，所以為了準確定量其加入量，步驟(2)中所述a酸金屬鹽和稀土a酸鹽以氧化物計，兩者的摩爾比是100：1～6；步驟(2)中a酸金屬鹽的氧化物和硅酸鈉b中氧化硅的摩爾比2～5：100；例如，a酸金屬鹽為硫酸鋁，以其氧化物計，即以氧化鋁和硅酸鈉b中氧化硅的摩爾比為2～5：100；
步驟(5)中，所述的置換溶劑為甲醇、丙酮、正己烷或庚烷中的一種以上；步驟(5)或步驟(6)中所述的攪拌是在反應釜中心提供快速的順向攪拌，反應釜中心的外圍提供折流板；
步驟(6)中所述偶聯(lián)劑為六甲基二硅氮烷、雙(三甲硅基)乙酰胺、甲氧基三甲基硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或甲基三甲氧基烷中的一種以上。
該氣凝膠前驅體是采用常溫常壓工藝生產(chǎn)制備的，是一種結構可控的輕質多孔非晶態(tài)無機納米材料，具有連續(xù)三維網(wǎng)狀結構，其孔隙率高達80％以上，平均孔徑為20nm左右，比表面積大于500㎡/g，密度小于70kg/m3，常溫常壓下導熱系數(shù)小于0.020w/(m·k)，比靜止空氣的熱導率0.022w/(m·k)還低，是目前難得的低成本、產(chǎn)業(yè)化、低導熱率的固體材料。
如上所述的改性pet聚酯，將制備的硅氣凝膠前驅體放入干燥釜，在干燥釜內(nèi)充入氮氣趕氧，直至干燥釜內(nèi)氧含量小于3％，然后對干燥釜內(nèi)的物料進行微波真空干燥；干燥釜內(nèi)負壓0.08-0.12mpa，溫度為85-135℃，干燥后制得固態(tài)粉末狀的硅氣凝膠；
本發(fā)明制得的氣凝膠具有以下特性：1、氣凝膠的內(nèi)部分布有若干無窮多的納米孔和氣孔壁，空氣在納米氣孔內(nèi)不能夠自由流動，相對地吸附在氣孔壁上，氣凝膠材料處于類似真空狀態(tài)，有效減少對流傳熱，熱量在固體材料中傳遞能沿著氣孔壁傳遞；這些氣孔壁構成了無窮長的熱傳導路徑，這將顯著減少熱量傳導；2、氣凝膠內(nèi)部存在無窮多的氣孔壁，氣孔壁相當于無窮多的隔熱擋板，可以實現(xiàn)對光和熱的反射，從而大幅度降低輻射傳熱；3、氣凝膠能有效地透過太陽光，并阻止環(huán)境溫度的紅外熱輻射，成為一種理想的透明隔熱材料，使材料的熱導率大大降低；氣凝膠是極少數(shù)同時具備高效隔熱，防水，防火，防冷凝，隔音的材料，同時具有良好的透氣性。
如上任一所述的改性pet聚酯的制備方法，包括以下步驟：
(1)將氣溶膠粉末加入乙二醇中置于研磨機中研磨，制得混合漿液，混合漿液內(nèi)的氣溶膠粒徑為2-3μm；
(2)將混合漿液與對苯二酸混合后依次進行酯化反應和聚合反應，制得改性聚苯二甲酸乙二醇脂，即改性pet。
如上所述的改性pet聚酯的制備方法，所述研磨機為行星式研磨機，研磨機內(nèi)的磨球是直徑為0.5-1mm的氧化鋯球，研磨時間為15-30min，研磨速度為250-600rpm；氣溶膠粉末的加入量為乙二醇質量的8-15％；乙二醇與對苯二甲酸的摩爾比為1:1-1.2；
步驟(2)中酯化反應是在氮氣氛圍中的加壓反應，加壓壓力為常壓～0.3mpa，溫度為250～260℃，當酯化反應中的水餾出量達到理論值的90％以上時為酯化反應終點，得到改性對苯二甲酸乙二醇酯；
步驟(2)中聚合反應是在催化劑和穩(wěn)定劑的作用下，在負壓的條件下開始低真空階段的縮聚反應，該階段壓力由常壓平穩(wěn)抽至絕對壓力500pa以下，溫度控制在260～270℃，反應時間為30～50分鐘；然后繼續(xù)抽真空，進行高真空階段的縮聚反應，使反應壓力降至絕對壓力小于100pa，反應溫度控制在275～280℃，反應時間50～90分鐘，制得改性聚酯。
如上所述的改性pet聚酯的制備方法，所述催化劑為三氧化二銻、乙二醇銻或醋酸銻，催化劑加入量為對苯二甲酸重量的0.01％～0.05％；所述穩(wěn)定劑為磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亞磷酸三甲酯，穩(wěn)定劑加入量為所述對苯二甲酸重量的0.01％～0.05％。
如上所述的改性pet聚酯的制備方法，將改性pet切片—計量—噴絲—冷卻—上油—拉伸—熱定型—卷繞成形，制得改性pet纖維。制備本發(fā)明的改性pet纖維時，只需采用現(xiàn)有pet的制作工藝即可。
如上所述的改性pet聚酯的應用，卷繞成形的速度為2500-2800m/min，擠出的溫度為280～290℃，冷卻的風溫為20～25℃；所述改性pet纖維的直徑為13-17μm。
本發(fā)明制得的改性pet纖維的導熱系數(shù)可以達到0.035～0.046w/m.k，極限氧指數(shù)≥31.5％(《gb/t5454-1997紡織品燃燒性能試驗氧指數(shù)法》)，具有優(yōu)良的阻燃性能；該纖維比一般pet纖維輕20-31％，從無孔絲蛻變成含有22-30以上空氣的多孔纖維，除了具備輕暖性能以外，還具備了透氣與吸汗等穿著舒適功能。
有益效果：
本發(fā)明采用將氣凝膠粉末加入乙二醇中研磨，只有當研磨粒徑為2-3μm的顆粒后，氣凝膠顆粒才能均一的分散在乙二醇溶液中，后續(xù)加入對苯二甲酸，直接聚合成改性pet聚酯，氣凝膠顆?？梢宰鳛橛行У某珊藙?，提高結晶速率，改善結晶性能，同時，由于氣凝膠顆粒在pet聚酯聚合前就均勻分散在上述聚合體系中，因此，在聚合后使得氣凝膠顆粒均勻分散在聚對苯二甲酸乙二醇脂的分子鏈間，氣凝膠顆粒的分散效果好。
本發(fā)明的改性pet纖維除了具有pet纖維本身的優(yōu)良特性外，在阻燃、透氣及吸濕排汗性方面的效果也有明顯提高。
本發(fā)明的改性pet可紡性好，不僅可以生產(chǎn)較粗的改性pet纖維，還可以生產(chǎn)直徑為13-17μm較細的改性pet纖維，應用范圍廣，可以滿足各種織物的生產(chǎn)需要。
本發(fā)明中的水選用電導率指標≤10的去離子水，減少雜質并能節(jié)約生產(chǎn)成本；
本發(fā)明中稀土增韌氣凝膠前驅體(即文中所述的硅氣凝膠)制備的工作原理是：氣凝膠前驅體的制備方法中，凝膠過程中加入的a酸金屬鹽和稀土a酸鹽，能夠達到增韌和提高硅氣凝膠耐熱性的效果；老化和溶劑置換步驟均是在攪拌的狀態(tài)下進行，大大提高了反應效率，壓縮了工藝時間，適合產(chǎn)業(yè)化；
本發(fā)明中稀土增韌氣凝膠前驅體制備方法與現(xiàn)有技術相比，其優(yōu)勢有以下幾點：
(1)近年來，現(xiàn)有技術中有一些關于常溫差壓下制備硅氣凝膠的相關報道和專利文獻，但是大多是停留在實驗室制備階段，工藝過程較長，同時工藝實施范圍過窄，難以實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應用；本發(fā)明提供了常溫常壓下的制備方法，一改現(xiàn)有技術相對靜止的工藝，在關鍵工藝過程施加攪拌，加速實現(xiàn)了氣凝膠的水解、縮聚與修飾，實現(xiàn)了30h內(nèi)合成氣凝膠前驅體的工藝，提供了一種工業(yè)上批量制備稀土增韌硅氣凝膠的方法，為硅氣凝膠的大量制造與使用提供了前提；
(2)現(xiàn)有技術中阻礙氣凝膠發(fā)展的原因之一是氣凝膠具有網(wǎng)狀結構，但是該結構的邊緣較薄、較脆，抗壓強度低，容易受壓坍塌，導致性能不穩(wěn)定；本發(fā)明用加入稀土a酸鹽和a酸金屬鹽，改善了該材料的韌性，提高了硅氣凝膠的強度；
(3)現(xiàn)有技術制備的硅氣凝膠的使用溫度偏低，一般在500℃以下使用還比較穩(wěn)定，500℃以上會導致硅氣凝膠的內(nèi)部結構變化，導致導熱系數(shù)下降；本發(fā)明用加入稀土a酸鹽和a酸金屬鹽，改善了該材料的耐溫性能，提高了硅氣凝膠的耐熱溫度。
具體實施方式
下面結合具體實施方式，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
實施例1
硅氣凝膠前驅體的制備方法為：
(1)制備硅源和溶劑的混合溶液
取摩數(shù)3.0水玻璃裝入反應釜中，并用2.5倍質量的去離子水進行稀釋，180轉/分鐘，攪拌30分鐘，經(jīng)200目篩過濾，得到水玻璃溶液。
(2)溶膠
取8mol/l硫酸，加入硫酸鋯鹽(硫酸鋯鹽以其氧化鋯計，與水玻璃溶液的氧化硅的摩爾比為5:100)、硫酸釔鹽(硫酸釔鹽以其氧化釔計，與氧化鋁的摩爾比為1:100)；混合均勻后，噴淋加入至步驟(1)得到的水玻璃溶液，噴淋的同時以1300轉/分的速度進行快速攪拌，控制ph值至1.5時停止噴淋，噴淋時間控制在100分鐘；得到溶膠。
(3)凝膠
將ph值為11的氫氧化鈉溶液，噴淋加入至步驟(2)所得溶膠中，噴淋的同時以1300轉/分的速度進行快速攪拌，直至ph值為5時停止噴淋，用時120分鐘，得到凝膠。
(4)老化
反應釜以40轉/分的速度對凝膠繼續(xù)攪拌10小時，控制反應釜內(nèi)凝膠溫度為45攝氏度。
(5)溶劑置換
在反應釜內(nèi)進行攪拌的同時加入與老化的物料同體積的置換溶劑正己烷，攪拌2小時。
(6)表面修飾
反應釜中加入與老化的物料同體積的偶聯(lián)劑；所述偶聯(lián)劑為二甲氧基二甲基硅烷、經(jīng)過攪拌150分鐘，表面修飾后得到包覆有置換溶劑和偶聯(lián)劑的硅氣凝膠前驅體。
固態(tài)硅氣凝膠顆粒的制備方法，包括以下步驟：將包覆有置換溶劑和偶聯(lián)劑的硅氣凝膠前驅體進行微波真空干燥，干燥釜內(nèi)氮氣趕氧至氧含量小于3％，負壓0.08mpa，95攝氏度，微波頻率控制在2450mhz±10mhz的范圍內(nèi)，55分鐘得到增韌的硅氣凝膠固態(tài)粉體。
產(chǎn)品經(jīng)檢測，平均孔徑26nm，比表面積為588㎡/g，松裝比重0.057g/cm3，超疏水，阻燃、導熱系數(shù)0.021w/m·k，耐熱溫度880℃，耐壓強度0.118mpa。
實施例2
硅氣凝膠前驅體的制備方法為：
(1)制備硅源和溶劑的混合溶液
取摩數(shù)3.2水玻璃裝入反應釜中，并用3倍質量的去離子水進行稀釋，200轉/分鐘，攪拌30分鐘，經(jīng)200目篩過濾，得到水玻璃溶液。
(2)溶膠
取10mol/l硝酸，加入鹽酸鋁鹽(鹽酸鋁鹽以氧化鋁計，氧化鋁與水玻璃溶液中氧化硅的摩爾比為2:100)、鹽酸鑭鹽(鹽酸鑭鹽以氧化鑭計，與氧化鋁的摩爾比為3:100)；混合均勻后，噴淋加入至步驟(1)得到的水玻璃溶液，噴淋的同時以1200轉/分的速度進行快速攪拌，控制ph值到2.5為止，噴淋時間控制在100分鐘；得到溶膠。
(3)凝膠
將ph值10.5的氨水溶液，噴淋加入至步驟(2)所得溶膠，噴淋的同時以1200轉/分的速度進行快速攪拌，直至ph值為4.5時停止噴淋，用時150分鐘，得到凝膠。
(4)老化
反應釜以30轉/分的速度繼續(xù)攪拌5小時，控制反應釜內(nèi)凝膠溫度為50攝氏度；
(5)溶劑置換
在反應釜內(nèi)進行攪拌的同時加入與老化的物料同體積的置換溶劑甲醇，以置換出剩余的水分。
(6)表面修飾
反應釜中加入與老化的物料同體積的偶聯(lián)劑；所述偶聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅烷，經(jīng)過攪拌100分鐘，表面修飾后得到包覆有置換溶劑和偶聯(lián)劑的硅氣凝膠前驅體。
固態(tài)硅氣凝膠顆粒的制備方法，包括以下步驟：將包覆有置換溶劑和偶聯(lián)劑的硅氣凝膠前驅體進行微波真空干燥，干燥釜內(nèi)氮氣趕氧至氧含量小于2％，負壓0.09mpa，110攝氏度，微波頻率控制在2450mhz±10mhz的范圍內(nèi)，50分鐘，得到增韌的硅氣凝膠固態(tài)粉體。
產(chǎn)品經(jīng)檢測，平均孔徑28nm，比表面積為568㎡/g，松裝比重0.056g/cm3，超疏水，阻燃、導熱系數(shù)0.0198w/m·k，耐熱溫度920℃，耐壓強度0.122mpa。
實施例3
硅氣凝膠前驅體的制備方法為：
(1)制備硅源和溶劑的混合溶液
取摩數(shù)4.0水玻璃裝入反應釜中，并用3倍質量的去離子水進行稀釋，80轉/分鐘，攪拌30分鐘，經(jīng)200目篩過濾，得到水玻璃溶液。
(2)溶膠
取15mol/l硝酸，加入草酸鋁鹽(以氧化鋁計，與水玻璃溶液中氧化硅的摩爾比為3:100)、草酸鑭鹽(以氧化鑭計，與氧化鋁的摩爾比為6:100)；混合均勻后，噴淋加入至步驟(1)得到的水玻璃溶液，噴淋的同時以1800轉/分的速度進行快速攪拌，控制ph值到2.5為止，噴淋時間控制在100分鐘；得到溶膠。
(3)凝膠
將ph值11.5的氫氧化鈉溶液，噴淋加入至步驟(2)所得溶膠，噴淋的同時以1200轉/分的速度進行快速攪拌，直至ph值為5.5時停止噴淋，用時80分鐘，得到凝膠。
(4)老化
反應釜以50轉/分的速度繼續(xù)攪拌5小時，控制反應釜內(nèi)凝膠溫度為35攝氏度；
(5)溶劑置換
在反應釜內(nèi)進行攪拌的同時加入與老化的物料同體積的置換溶劑丙酮，以置換出剩余的水分。
(6)表面修飾
反應釜中加入與老化的物料同體積的偶聯(lián)劑；所述偶聯(lián)劑為六甲基二硅氮烷、雙(三甲硅基)乙酰胺、甲氧基三甲基硅烷重量各占三分之一的混合物，經(jīng)過攪拌180分鐘，表面修飾后得到包覆有置換溶劑和偶聯(lián)劑的硅氣凝膠前驅體。
固態(tài)硅氣凝膠顆粒的制備方法，包括以下步驟：將包覆有置換溶劑和偶聯(lián)劑的硅氣凝膠前驅體進行微波真空干燥，干燥釜內(nèi)氮氣趕氧至氧含量小于1％，負壓0.12mpa，80攝氏度，微波頻率控制在2450mhz±10mhz的范圍內(nèi)，60分鐘，得到增韌的硅氣凝膠固態(tài)粉體。
產(chǎn)品經(jīng)檢測，平均孔徑27nm，比表面積為575㎡/g，松裝比重0.058g/cm3，超疏水，阻燃、導熱系數(shù)0.0202w/m·k，耐熱溫度725℃，耐壓強度0.125mpa。
實施例4
硅氣凝膠前驅體的制備方法為：
(1)制備硅源和溶劑的混合溶液
取摩數(shù)3.5水玻璃裝入反應釜中，并用2.5倍質量的去離子水進行稀釋，120轉/分鐘，攪拌30分鐘，經(jīng)200目篩過濾，得到水玻璃溶液。
(2)溶膠
取6mol/l硝酸，加入硝酸鋯鹽(以氧化鋯計，與水玻璃溶液中氧化硅的摩爾比為4:100)、硝酸鈰鹽(以氧化鈰計，與氧化鋯的摩爾比為4:100)；混合均勻后，噴淋加入至步驟(1)得到的水玻璃溶液，噴淋的同時以2000轉/分的速度進行快速攪拌，控制ph值到5為止，噴淋時間控制在120分鐘；得到溶膠。
(3)凝膠
將ph值10.5的氨水溶液，噴淋加入至步驟(2)所得溶膠，噴淋的同時以1300轉/分的速度進行快速攪拌，直至ph值為4.5時停止噴淋，用時180分鐘，得到凝膠。
(4)老化
反應釜以20轉/分的速度繼續(xù)攪拌8小時，控制反應釜內(nèi)凝膠溫度為40攝氏度；
(5)溶劑置換
在反應釜內(nèi)進行攪拌的同時加入與老化的物料同體積的置換溶劑(丙酮、正己烷和庚烷，重量各占三分之一的混合物)，以置換出剩余的水分。
(6)表面修飾
反應釜中加入與老化的物料同體積的偶聯(lián)劑；所述偶聯(lián)劑為苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基烷重量各占三分之一的混合物，經(jīng)過攪拌60分鐘，表面修飾后得到包覆有置換溶劑和偶聯(lián)劑的硅氣凝膠前驅體。
固態(tài)硅氣凝膠顆粒的制備方法，包括以下步驟：將包覆有置換溶劑和偶聯(lián)劑的硅氣凝膠前驅體進行微波真空干燥，干燥釜內(nèi)氮氣趕氧至氧含量小于3％，負壓0.10mpa，100攝氏度，微波頻率控制在2450mhz±10mhz的范圍內(nèi)，30分鐘，得到增韌的硅氣凝膠固態(tài)粉體。
產(chǎn)品經(jīng)檢測，平均孔徑24nm，比表面積為558㎡/g，松裝比重0.061g/cm3，超疏水，阻燃、導熱系數(shù)0.0196w/m·k，耐熱溫度729℃，耐壓強度0.121mpa。
實施例5
一種改性pet聚酯的制備方法，包括以下步驟：
(1)將實施例1制備的納米氧化鈦與稀土固溶體復合的硅氣凝膠粉末加入乙二醇中后，置于研磨機中研磨，制得混合漿液，研磨后混合漿液內(nèi)的氣溶膠粒徑為2μm；研磨機為行星式研磨機，研磨機內(nèi)的磨球是直徑為0.5mm的鋯球，研磨時間為15min，研磨速度為250rpm；氣溶膠粉末的加入量為乙二醇質量的8％；
(2)將混合漿液與對苯二酸混合后依次進行酯化反應和聚合反應，制得改性聚苯二甲酸乙二醇脂，即復合pet。其中，乙二醇與對苯二甲酸的摩爾比為1:1；步驟(2)中酯化反應是在氮氣氛圍中的加壓反應，加壓壓力為常壓，溫度為250℃，當酯化反應中的水餾出量達到理論值的90％以上時為酯化反應終點，得到改性對苯二甲酸乙二醇酯；
步驟(2)中聚合反應是在催化劑和穩(wěn)定劑的作用下，催化劑為三氧化二銻，催化劑加入量為對苯二甲酸重量的的0.01％；穩(wěn)定劑為磷酸三苯酯，穩(wěn)定劑加入量為對苯二甲酸重量的0.01％。在負壓的條件下開始低真空階段的縮聚反應，該階段壓力由常壓平穩(wěn)抽至絕對壓力500pa以下，溫度控制在260℃，反應時間為30分鐘；然后繼續(xù)抽真空，進行高真空階段的縮聚反應，使反應壓力降至絕對壓力小于100pa，反應溫度控制在275℃，反應時間50分鐘，制得改性pet聚酯。
實施例6
一種改性pet聚酯的制備方法，包括以下步驟：
(1)將實施例2制備的納米氧化鈦與稀土固溶體復合的硅氣凝膠粉末加入乙二醇中后，置于研磨機中研磨，制得混合漿液，研磨后混合漿液內(nèi)的氣溶膠粒徑為1μm；研磨機為行星式研磨機，研磨機內(nèi)的磨球是直徑為1mm的鋯球，研磨時間為20min，研磨速度為600rpm；氣溶膠粉末的加入量為乙二醇質量的15％；
(2)將混合漿液與對苯二酸混合后依次進行酯化反應和聚合反應，制得改性聚苯二甲酸乙二醇脂，即復合pet。其中，乙二醇與對苯二甲酸的摩爾比為1:1.2；步驟(2)中酯化反應是在氮氣氛圍中的加壓反應，加壓壓力為0.3mpa，溫度為260℃，當酯化反應中的水餾出量達到理論值的90％以上時為酯化反應終點，得到改性對苯二甲酸乙二醇酯；
步驟(2)中聚合反應是在催化劑和穩(wěn)定劑的作用下，催化劑為乙二醇銻，催化劑加入量為對苯二甲酸重量的的0.05％；穩(wěn)定劑為磷酸三甲酯，穩(wěn)定劑加入量為對苯二甲酸重量的0.05％。在負壓的條件下開始低真空階段的縮聚反應，該階段壓力由常壓平穩(wěn)抽至絕對壓力500pa以下，溫度控制在270℃，反應時間為50分鐘；然后繼續(xù)抽真空，進行高真空階段的縮聚反應，使反應壓力降至絕對壓力小于100pa，反應溫度控制在280℃，反應時間90分鐘，制得改性pet聚酯。
實施例7
一種改性pet聚酯的制備方法，包括以下步驟：
(1)將實施例3制備的納米氧化鈦與稀土固溶體復合的硅氣凝膠粉末加入乙二醇中后，置于研磨機中研磨，制得混合漿液，研磨后混合漿液內(nèi)的氣溶膠粒徑為2.5μm；研磨機為行星式研磨機，研磨機內(nèi)的磨球是直徑為0.8mm的鋯球，研磨時間為18min，研磨速度為1500rpm；氣溶膠粉末的加入量為乙二醇質量的10％；
(2)將混合漿液與對苯二酸混合后依次進行酯化反應和聚合反應，制得改性聚苯二甲酸乙二醇脂，即復合pet。其中，乙二醇與對苯二甲酸的摩爾比為1:1.1；步驟(2)中酯化反應是在氮氣氛圍中的加壓反應，加壓壓力為0.2mpa，溫度為255℃，當酯化反應中的水餾出量達到理論值的90％以上時為酯化反應終點，得到改性對苯二甲酸乙二醇酯；
步驟(2)中聚合反應是在催化劑和穩(wěn)定劑的作用下，催化劑為醋酸銻，催化劑加入量為對苯二甲酸重量的的0.03％；穩(wěn)定劑為亞磷酸三甲酯，穩(wěn)定劑加入量為對苯二甲酸重量的0.04％。在負壓的條件下開始低真空階段的縮聚反應，該階段壓力由常壓平穩(wěn)抽至絕對壓力500pa以下，溫度控制在265℃，反應時間為40分鐘；然后繼續(xù)抽真空，進行高真空階段的縮聚反應，使反應壓力降至絕對壓力小于100pa，反應溫度控制在275～280℃，反應時間50～90分鐘，制得改性pet聚酯。
實施例8
一種改性pet聚酯的制備方法，包括以下步驟：
(1)將實施例4制備的納米氧化鈦與稀土固溶體復合的硅氣凝膠粉末加入乙二醇中后，置于研磨機中研磨，制得混合漿液，研磨后混合漿液內(nèi)的氣溶膠粒徑為2.2μm；研磨機為行星式研磨機，研磨機內(nèi)的磨球是直徑為0.8mm的鋯球，研磨時間為28min，研磨速度為400rpm；氣溶膠粉末的加入量為乙二醇質量的12％；
(2)將混合漿液與對苯二酸混合后依次進行酯化反應和聚合反應，制得改性聚苯二甲酸乙二醇脂，即復合pet。其中，乙二醇與對苯二甲酸的摩爾比為1:1.2；步驟(2)中酯化反應是在氮氣氛圍中的加壓反應，加壓壓力為0.1mpa，溫度為258℃，當酯化反應中的水餾出量達到理論值的90％以上時為酯化反應終點，得到改性對苯二甲酸乙二醇酯；
步驟(2)中聚合反應是在催化劑和穩(wěn)定劑的作用下，催化劑為三氧化二銻，催化劑加入量為對苯二甲酸重量的的0.04％；穩(wěn)定劑為磷酸三苯酯，穩(wěn)定劑加入量為對苯二甲酸重量的0.03％。在負壓的條件下開始低真空階段的縮聚反應，該階段壓力由常壓平穩(wěn)抽至絕對壓力500pa以下，溫度控制在266℃，反應時間為35分鐘；然后繼續(xù)抽真空，進行高真空階段的縮聚反應，使反應壓力降至絕對壓力小于100pa，反應溫度控制在276℃，反應時間70分鐘，制得改性pet聚酯。
實施例9
一種改性pet聚酯纖維的制備方法，包括以下步驟：
將實施例5制備的改性pet聚酯切片—計量—噴絲—冷卻—上油—拉伸—熱定型—卷繞成形，制得改性pet纖維。其中，卷繞成形的速度為2700m/min，擠出的溫度為280～290℃，冷卻的風溫為23℃；
經(jīng)上述方法制得的改性pet纖維的直徑為11μm。改性pet纖維的導熱系數(shù)可以達到0.042w/m.k，極限氧指數(shù)為31.9％，本發(fā)明的改性pet纖維具有優(yōu)良的阻燃性能；該纖維比一般pet纖維輕20-31％，從無孔絲蛻變成含有22-30以上空氣的多孔纖維，除了具備輕暖性能以外，還具備了透氣與吸汗等穿著舒適功能。
實施例10
一種改性pet聚酯纖維的制備方法，包括以下步驟：
將實施例6制備的改性pet聚酯切片—計量—噴絲—冷卻—上油—拉伸—熱定型—卷繞成形，制得改性pet纖維。其中，卷繞成形的速度為2500m/min，擠出的溫度為280℃，冷卻的風溫為20℃；
經(jīng)上述方法制得的改性pet纖維的直徑為11μm。改性pet纖維的導熱系數(shù)可以達到0.035w/m.k，極限氧指數(shù)為31.5％，本發(fā)明的改性pet纖維具有優(yōu)良的阻燃性能；該纖維比一般pet纖維輕20-31％，從無孔絲蛻變成含有22-30以上空氣的多孔纖維，除了具備輕暖性能以外，還具備了透氣與吸汗等穿著舒適功能。
實施例11
一種改性pet聚酯纖維的制備方法，包括以下步驟：
將實施例7制備的改性pet聚酯切片—計量—噴絲—冷卻—上油—拉伸—熱定型—卷繞成形，制得改性pet纖維。其中，卷繞成形的速度為2800m/min，擠出的溫度為290℃，冷卻的風溫為25℃；
經(jīng)上述方法制得的改性pet纖維的直徑為17μm。改性pet纖維的導熱系數(shù)可以達到0.046w/m.k，極限氧指數(shù)為32.3％，本發(fā)明的改性pet纖維具有優(yōu)良的阻燃性能；該纖維比一般pet纖維輕20-31％，從無孔絲蛻變成含有22-30以上空氣的多孔纖維，除了具備輕暖性能以外，還具備了透氣與吸汗等穿著舒適功能。
實施例12
一種改性pet聚酯纖維的制備方法，包括以下步驟：
將實施例8制備的改性pet聚酯切片—計量—噴絲—冷卻—上油—拉伸—熱定型—卷繞成形，制得改性pet纖維。其中，卷繞成形的速度為2600m/min，擠出的溫度為288℃，冷卻的風溫為23℃；
經(jīng)上述方法制得的改性pet纖維的直徑為15μm。改性pet纖維的導熱系數(shù)可以達到0.04w/m.k，極限氧指數(shù)為31.8％，本發(fā)明的改性pet纖維具有優(yōu)良的阻燃性能；該纖維比一般pet纖維輕20-31％，從無孔絲蛻變成含有22-30以上空氣的多孔纖維，除了具備輕暖性能以外，還具備了透氣與吸汗等穿著舒適功能。