随着社会的发展,我国的冶金、消防、军事等领域对隔热耐火防护服的需求量越来越大,目前已有防护服还不具备使穿着者安全出入火场的防护能力。提高材料的隔热阻燃性能,对开发具有高热隔绝性能、耐明火性能,又具有高度灵活性和舒适性的热防护服具有决定性作用。本课题以耐高温芳砜纶（PSA）织物作为基材,采用晶体生长技术制备出PSA/SiO₂/Mg（OH）₂隔热阻燃复合材料;采用气凝胶技术分别制备了PSA/氢氧化铝气凝胶隔热阻燃复合材料、PSA/二氧化硅-氢氧化铝气凝胶隔热阻燃复合材料和PSA/氢氧化镁铝气凝胶隔热阻燃复合材料。与纯PSA相比,其隔热性能和阻燃性能均有显著提高。具体研究内容如下所述。基于晶体生长技术制备了隔热芳砜纶织物并对其性能进行了研究。在经SiO₂整理的芳砜纶上种植Mg（OH）₂晶种后进行二次生长,制备出了具有隔热阻燃性能的负载Mg（OH）₂和SiO₂的芳砜纶复合织物（PSA/SiO₂/Mg（OH）₂）。通过控制晶体生长时间、原料浓度、氧化硅粒径大小及整理液浓度等条件,可在织物表面均匀地包覆不同形貌的Mg（OH）₂层,如倒伏片状、竖立花瓣状、蜂窝状、致密排列的倒三角台状以及致密排列的倒三角锥、倒三角台夹杂有棒状等。Mg（OH）₂包覆于芳砜纶可使其初始分解温度和最大热失重分解温度有着很大的提高,尤以蜂窝状结构包覆的芳砜纶的起始分解温度最高可达451.6℃、最大热失重分解温度最高可达483.6℃。Mg（OH）₂包覆芳砜纶后可降低其导热系数和垂直燃烧损毁长度,增强其隔热性能和阻燃性能。Mg（OH）₂的形貌对复合材料的导热系数有着极其重要的影响,通过TC-3000热线法导热系数仪于25℃测试导热系数得Mg（OH）₂以致密排列的倒三角锥状、倒三角台状并夹杂有棒状的形貌包覆时导热系数最低,仅为0.0553 W/（m·K）,蜂窝状形貌包覆时导热系数可低至0.0559 W/（m·K）,致密排列的倒三角台形貌包覆时低至0.0568 W/（m·K）,远低于芳砜纶原布的0.0975W/（m·K）。PSA/SiO₂/Mg（OH）₂复合材料具有优异的阻燃性能,损毁长度为1.20 cm,属于难燃材料。多孔结构有利于提高材料的隔热性能,为了进一步提高芳砜纶织物的隔热性能,采用溶胶-凝胶法和常压干燥法制得了氢氧化铝气凝胶并将其成功地应用到芳砜纶上。氢氧化铝气凝胶的孔结构和表观密度对其隔热性能均有影响,孔容越大、表观密度越低,复合材料的导热系数越低、隔热性能越好。通过改变反应配比来调控气凝胶的孔结构和表观密度,获得了表观密度为0.172⁰.645 g/cm3、孔容为0.717².325 cm3/g、比表面积为292.703⁴08.696 m2/g、平均孔径为10.9²1.8 nm的白色半透明块状氢氧化铝气凝胶,其为γ-Al OOH勃姆石晶体,空间网络结构由纳米纤维状颗粒相互交错连接而成。采用溶胶-凝胶成型法和常压干燥法制得了PSA/氢氧化铝气凝胶复合材料,通过TC-3000热线法导热系数仪于25℃测试导热系数、垂直燃烧仪测试损毁长度表征了其隔热阻燃性能,其与芳砜纶原织物相比,导热系数从0.0975 W/（m·K）降到0.0599 W/（m·K）,损毁长度从4.90 cm减少到1.25 cm,隔热和阻燃性能得到显著提高。为进一步降低氢氧化铝气凝胶的表观密度、增大其孔容,在其制备过程中加入正硅酸四乙酯（TEOS）,获得了表观密度为0.140g/cm3,比表面积为366.686 m2/g,孔容为2.798 cm3/g,平均孔径为28.3 nm的白色半透明块状二氧化硅-氢氧化铝复合气凝胶,其为γ-Al OOH勃姆石晶体与非晶态SiO₂的混合物,空间网络结构由纳米叶片状颗粒彼此相互交错连接而成。采用溶胶-凝胶成型法和常压干燥法成功地制得了PSA/二氧化硅-氢氧化铝气凝胶复合材料,通过TC-3000热线法导热系数仪于25℃测试导热系数和垂直燃烧仪测试损毁长度表征了其隔热阻燃性能,与芳砜纶原织物相比,其导热系数从0.0975 W/（m·K）降到0.0581 W/（m·K）,垂直燃烧损毁长度从4.90 cm减少到2.85 cm,隔热和阻燃性能得到了较大提高。为进一步提高氢氧化铝气凝胶的隔热性能,采用溶胶-凝胶法和常压干燥、真空干燥相结合的方法制得了白色氢氧化镁铝气凝胶。通过改变反应配比来调控氢氧化镁铝气凝胶的物相组成、表观密度和孔结构,获得了表观密度为0.108⁰.689 g/cm3,孔容为0.655².430 cm3/g,比表面积为177.514⁴59.376 m2/g,平均孔径为5.1³2.4 nm的具有不同物相组成的氢氧化镁铝气凝胶。其空间网络结构由纳米片状颗粒相互交错连接而成,或由片状氢氧化镁铝相互交错叠加构成的球形花朵状颗粒相互连接堆积而成。采用溶胶-凝胶成型法和常压干燥、真空干燥相结合的方法成功地制得了PSA/氢氧化镁铝气凝胶复合材料。通过TC-3000热线法导热系数仪于25℃测试导热系数和垂直燃烧仪测试损毁长度表征了其隔热阻燃性能,与芳砜纶原织物相比,其导热系数从0.0975 W/（m·K）降到0.0532W/（m·K）,垂直燃烧损毁长度从4.90 cm减少到2.10 cm,隔热和阻燃性能都得到了显著提高。对比PSA/SiO₂/Mg（OH）₂复合材料、PSA/氢氧化铝气凝胶复合材料、PSA/二氧化硅-氢氧化铝气凝胶复合材料、PSA/氢氧化镁铝气凝胶复合材料的隔热阻燃性能可知,PSA/氢氧化镁铝气凝胶复合材料的隔热性能最好,导热系数可低至0.0532 W/（m·K）;倒三角台形貌Mg（OH）₂包覆的PSA/SiO₂/Mg（OH）₂复合材料的阻燃性能最好,垂直燃烧损毁长度可低至1.20 cm。本文的研究结果可为具有高隔热性能和高耐火性能的热防护纺织品的开发提供参考。