SiO2气凝胶混杂芳纶非织造布的结构与性能研究

王虹 许鲁 周小红

摘 要：以芳纶非织造布混杂SiO2气凝胶，并复合PTFE多孔膜制备了个体防护用材料，测试了孔径、厚度、重量等基本结构和压缩能量吸收功，导热系数和氧指数，隔声量等指标，采用激波管模拟冲击波，研究了试样抗冲击波性能。结果显示：SiO2气凝胶以不同大小的块状、颗粒状填充了芳纶非织造布纤维间的空隙；混杂SiO2气凝胶并复合PTFE多孔膜试样的各项防护性能均显著提高，压缩作用下能量吸收大，隔热性能、阻燃性能改善，对冲击波衰减作用明显，并提高对高频噪声的隔声作用。

关键词：SiO2气凝胶；非织造布；阻燃；隔声；压缩性能；抗冲击波

1 实验部分

1.1 SiO2气凝胶混杂芳纶非织布的试样制备

芳纶1313/1414非织造布（该试样标记为“试样MM”，将该试样重叠2层，标记为“试样MM*2”）用作混杂SiO2气凝胶的骨架材料（或称基材）。溶胶-凝胶法制备SiO2气凝胶过程中，在形成湿凝胶之前将试样MM浸渍在SiO2溶胶中，SiO2溶胶渗透到芳纶非织造布纤维间隙，然后形成湿凝胶。试样MM表面多余SiO2湿凝胶采用刮刀去除。经老化、醇水置换、疏水改性及CO2超临界干燥，制成SiO2气凝胶混杂芳纶非织造布试样（标记为“试样SiMM”）。将试样MM、试样MM*2和试样SiMM分别与PTFE多孔膜复合，得到试样标记为“试样PMM”、“试样PMM*2”和“试样PSiMM”。

1.2基本结构测试

1.2.1厚度与重量

参照标准GB/T 4669-2008 和GB/T 3820-1997，实验测试了上述6个试样的厚度与重量，并计算试样的面密度和体积密度。

1.2.2形貌与孔径

本研究采用热场发射扫描电子显微镜（FESEM，德国）测试SiO2气凝胶混杂芳纶非织造布的形貌。

采用孔径测试仪（TOPAS PSM165，德国制造）测试试样的孔径，最大孔径、最小孔径和平均孔径。……