冷冻干燥法制备聚酰亚胺气凝胶及其阻燃隔热性能表征*

刘 拓，郭文文，徐 阳

(江南大学 生态纺织教育部重点实验室，江苏 无锡 214122)

0 引 言

气凝胶材料是一种由纳米颗粒或聚合物大分子链集聚构成的具有三维网络结构的纳米多孔材料，最早是由美国学者Kistler在1931年研制出的二氧化硅(SiO2)气凝胶，其孔隙率最高可达99.8%，密度﹤0.05 g/cm3，导热系数能达到0.015 W/(m·K)，比表面积﹥1 000 m2/g[1-2]，由于其极高的孔隙率和极小的孔隙结构，使气凝胶在低密度的同时还具有低导热率、低介电常数、低声阻抗、高比表面积等优异的性能[3-4]，在隔热、吸附、隔声、离子捕捉、航空航天方面都有广阔的应用。气凝胶可分为无机气凝胶和有机气凝胶，无机气凝胶例如SiO2气凝胶，具有低密度、低导热、纳米孔径等优势[5-6]，但由于其力学性能差、柔韧性低、脆性大而极大限制了无机气凝胶在柔性隔热材料上的发展，而聚合物有机气凝胶则在柔韧性和力学性能上具有天然优势。

近年来，聚酰亚胺(Polyimide，PI)气凝胶作为一种新型有机气凝胶材料逐渐进入人们视线的视野。聚酰亚胺是指分子链上有酰亚胺环的一类聚合物，其独特的分子结构使其具有优异的力学性能与热稳定性能[7]，不仅有效改善无机气凝胶材料力学性能差问题，还拓展了有机气凝胶在隔热、阻燃材料方面的应用[8-9]。对经常暴露于过度热应激的消防员和冶金、采矿、玻璃行业工人来说，在炎热的环境中不仅会减少有效的工作时间和生产力[10-14]，并增加热相关疾病的风险[15]。因此PI气凝胶在消防隔热领域受到广泛关注。彭黎莹[16]以叔丁醇为孔隙调节剂制备了直径仅5 μm的PI气凝胶，具有优异的隔热性能;吕冰[17]通过添加石墨烯的方法制备了具有良好回弹性的复合PI气凝胶；……