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隔热是节能和热防护的重要途径,一方面通过先进的隔热材料减少传热可以提高能源效率和降低世界总能耗,一方面热防护材料能够阻隔或反射高温热源产生的热量,使其背对热源的一面仍维持较低的温度,从而保护人体或设备不受高温的侵害,因此隔热材料在建筑、船舶、窑炉、管道、等能源消耗及航空航天、热电池和防火服等热防护领域具有广泛的应用和需求。但因为环境的特殊性,这些领域对隔热材料的性能要求往往较高。聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜(PI NFMs)的性能优异,具有轻质、优异的力学性能、较高的孔隙率、优异的尺寸稳定性、耐热稳定性、低导热等优点,满足在特殊领域的应用,成为具有巨大发展潜力的隔热材料。但仅仅依赖PI NFMs实现的隔热效果,还不足以满足这些领域的性能要求,这就要求对PI NFMs进行改性和功能化处理。本文围绕隔热材料的制备及性能展开研究。以高性能PI为核心材料,以疏水性气相二氧化硅(Si O2)纳米粒子(SNPs)、高热反射的银(Ag)和二氧化钛(Ti O2)为辅助材料,先利用静电纺丝技术制备PI NFMs,以及掺杂SNPs的SNPs-PI NFMs。在此基础上利用磁控溅射技术在具有热阻隔作用的SNPs-PI NFMs上溅射单层(Ag)及双层(Ti O2/Ag)热反射膜,得到热阻隔和热反射复合的新型隔热材料。本课题的研究总结如下:(1)以二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,4-4’-二氨基二苯醚(ODA)和均苯四甲酸二酐(PMDA)为溶质合成不同固含量的聚酰胺酸(PAA)纺丝液。研究不同纺丝液固含量及亚胺化温度对PI NFMs性能的影响。综合测试分析得到固含量为18%、亚胺化温度为300℃的PI NFMs具有较好的成纤形态、热稳定性、隔热性、疏水性以及力学性能,热导率为0.044 W/(m.K),在890℃的重量残留率为52.78%;断裂强度达到5.17 MPa,断裂伸长达到6.49%,接触角为145.2°。(2)在固含量为18%的PAA纺丝液中掺杂不同含量SNPs得到SNPs-PAA纺丝液,利用静电纺技术制备出SNPs-PAA NFMs,再经过300℃的亚胺化转化为SNPs-PI NFMs。在SNPs的添加量在2%以下时,随着SNPs的增加,SNPs-PI NFMs的热稳定性、疏水性、隔热性均有所改善,在SNPs添加量为2%时,其热导率达到0.033 W/(m.K),接触角达到151.5°,热分解温度为645.13℃,在890℃的重量残留率为54.13%,得到了具有优异热阻隔作用的隔热纤维膜。(3)在隔热性能优良的SNPs-PI NFMs上,利用磁控溅射技术沉积Ag膜,得到Ag/SNPs-PI NFMs,研究不同Ag溅射功率和溅射时间对纳米纤维膜的性能影响。研究结果表明:在Ag的溅射时间为15min,溅射功率为150W时得到的Ag/SNPs-PI NFMs的热反射率为71.77%,使得Ag/SNPs-PI NFMs的具有优异的隔热性能,热源温度为40℃、60℃、80℃、100℃及120℃时,其隔热温差分别为13℃、29.6℃、43.7℃、60.5℃及79.6℃。(4)在隔热性能优良的Ag/SNPs-PI NFMs上,利用磁控溅射技术沉积Ti O2膜,在SNPs-PI NFMs上形成Ti O2/Ag双层热反射膜,研究不同Ti O2溅射时间对Ag/SNPs-PI NFMs性能的影响,Ti O2的溅射进一步改善了Ag/SNPs-PI NFMs的隔热性能,在Ti O2溅射时间为90min时,Ti O2/Ag/SNPs-PI纤维膜得到了73.09%的热反射率,其在热源温度为40℃、60℃、80℃、100℃及120℃时的隔热温差分别为14.8℃、32.9℃、50.9℃、68℃及83.3℃。综上所述,静电纺得到的PI NFMs对热传导的热量具有较好的热阻隔作用,在添加2%含量的SNPs之后制备SNPs-PI NFMs热阻隔作用进一步提高。在热阻隔型隔热材料SNPs-PI NFMs上继续沉积Ag、Ti O2/Ag反射层,实现对辐射热量的热反射作用,最终形成的热阻隔和热反射复合作用的隔热性能优异的隔热材料。