具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本发明做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种具备隔热阻燃及自清洁性能的柔性防护结构的制备方法，包括以下步骤：

S1在使用有机溶剂对预设的高强度纤维材料进行溶解分散的同时，加入植酸盐阻燃剂混合加入纳米纤维分散体中，并经过搅拌溶解、湿纺凝胶、无水乙醇清洗和蒸发无水乙醇处理后，得到具有阻燃性能的纳米纤维气凝胶结构。

具体地，预设的高强度纤维材料即为芳纶或者超高分子量聚乙烯纤维；有机溶剂即为二甲基亚砜。先根据芳纶或者超高分子量聚乙烯纤维制作纳米纤维气凝胶结构。芳纶或超高分子量聚乙烯纳米纤维气凝胶材料具备传统气凝胶材料的高孔隙率、高表面积极轻质及良好的隔热性能，同时兼具芳纶纤维、超高分子量聚乙烯高强度、高模量的性能优势。

在一个实施例中，步骤S1中预设的高强度纤维材料，具体为芳纶或者超高分子量聚乙烯纤维。

在一个实施例中，步骤S1中的有机溶剂具体为二甲基亚砜。

在一个实施例中，步骤S1具体为：将芳纶或超高分子量聚乙烯纤维使用有机溶剂二甲基亚砜进行溶解分散；同时添加植酸盐阻燃剂，进行磁力搅拌，形成均匀分散体，即得到纳米纤维分散体；将纳米纤维分散体缓慢置入去离子水混凝浴中进行凝胶处理，形成薄膜结构或实体结构，得到纳米纤维凝胶结构；应用无水乙醇多次清洗纳米纤维凝胶结构，让纳米纤维凝胶结构内部的去离子水混凝液被清洗干净，得到纳米纤维水凝胶材料；将纳米纤维水凝胶材料进行冷冻或二氧化碳超临界干燥过程，使无水乙醇溶剂完全升华蒸发，得到具有阻燃性能的纳米纤维气凝胶结构。

在一个实施例中，将芳纶或超高分子量聚乙烯纤维使用有机溶剂二甲基亚砜进行溶解分散步骤之后，还包括：对100g溶解分散后的液体中，加入2～4g氢氧化钾。

具体地，制作纳米纤维气凝胶结构的材料：芳纶或超高分子量聚乙烯纤维、二甲基亚砜(DMSO)、氢氧化钾、去离子水、无水乙醇。

a.首先，将芳纶或超高分子量聚乙烯纤维使用有机溶剂二甲基亚砜进行溶解分散。将芳纶或超高分子量聚乙烯纤维与二甲基亚砜及氢氧化钾混合，其中芳纶(超高分子量聚乙烯)纤维的质量分数为2wt.％～4wt.％，二甲基亚砜的质量分数约为96wt.％～98wt.％，每100g混合溶液添加2～4g氢氧化钾，由于纤维在溶解分散过程中，氢氧化钾几乎不发生溶解，所以不计入质量分数的计算。

b.芳纶/超高分子量聚乙烯纤维、二甲基亚砜、氢氧化钾混合好后，在室温下进行磁力搅拌超过10天时间，形成深红色的均匀分散体。在这一过程中，芳纶或超高分子量聚乙烯纤维由微米级直径尺度溶解为纳米纤维分散体。

c.芳纶或超高分子量聚乙烯纤维分散完全后需经历湿纺凝胶过程，将纤维分散体缓慢置入去离子水混凝浴中进行凝胶处理，形成薄膜结构或实体结构，通过在混凝浴中添加不等量的二甲基亚砜，可以控制纳米纤维分散体的凝胶速率。

d.凝胶过程完成之后需经过溶剂替换过程。应用无水乙醇多次清洗清洗凝胶结构，使内部去离子水混凝液被清洗干净，得到芳纶或超高分子量聚乙烯纳米纤维水凝胶材料。

最后，将水凝胶材料进行冷冻或二氧化碳超临界干燥过程，使无水乙醇溶剂完全升华蒸发，得到芳纶或超高分子量聚乙烯纳米纤维气凝胶结构。

制作具有阻燃性能的纳米纤维气凝胶结构的材料：植酸盐阻燃剂。

芳纶纤维具备一定热稳定性，但并不具备优异的阻燃性能，而超高分子量聚乙烯纤维热稳定性较差，很容易在高温下发生热变形，所以有必要对纳米纤维气凝胶材料进行阻燃复合改性。

纳米纤维气凝胶的阻燃改性是通过在气凝胶制备过程中，添加植酸盐阻燃剂，制备气凝胶阻燃剂复合材料达到，在上述中第a步的纤维溶解分散过程中，将植酸盐阻燃剂混合加入纳米纤维分散体中，植酸盐阻燃剂同样溶于二甲基亚砜，经过充分磁力搅拌混合后，在经过上述b、c、d、e步制备得到的纳米纤维气凝胶结构，植酸盐阻燃剂均匀分散在纳米纤维气凝胶材料中，使气凝胶材料具备较好的阻燃性能。

S2对纳米纤维气凝胶结构的表面进行氟碳树脂喷涂处理，形成树脂膜，得到具有疏水性和阻燃性能的目标纳米纤维气凝胶结构。

具体地，制备疏水性所需的材料：氟碳树脂。纳米纤维气凝胶材料具有高孔隙率、高比表面积的材料特性，具有很强的吸附性，氟碳树脂作为疏水材料已在纺织工业中得到广泛应用，为提升气凝胶材料的疏水性能，可将氟碳树脂喷涂于气凝胶表面，形成一层薄薄的树脂层，提升纳米纤维气凝胶材料的疏水性能。经过氟碳树脂表面喷涂改性的纳米纤维气凝胶结构，水滴表面接触角可达140°以上，疏水性能优异，可用于制备具有耐玷污、自清洁性能优点的柔性人体防护结构，并且有助于提升防护结构在高湿度环境下长时间工作的可靠性。

S3根据硼酸及羟基硅油聚合获取聚合物基体，根据聚合物基体和二甲基硅油及油酸得到聚合物橡胶，在聚合物橡胶中加入过氧化苯甲酰，并进行高温硫化反应，冷却后得到剪切变硬胶。

在一个实施例中，步骤S3具体为：按照50mg/ml的比例将硼酸及羟基硅油进行混合，并在180～240℃的高温环境下持续进行磁力搅拌超过2h，进行聚合反应，待产生明显的丝绸样光泽后，得到聚合物基体；聚合物基体冷却至室温时，按照1wt.％的质量分数向聚合物基体内部加入二甲基硅油及油酸进行增塑，静止2h以上后，取出聚合物基体在开炼机揉炼30min使聚合物基体混合均匀，得到聚合物橡胶；按照4wt.％的质量分数在聚合物橡胶中加入过氧化苯甲酰进行充分反应后，再应用开炼机进行充分混合得到混合物，将混合物置于95℃的高温环境下进行硫化反应2h，冷却到室温后得到剪切变硬胶。

具体地，制备材料：羟基硅油、硼酸、过氧化苯甲酰、二甲基硅油、芳纶纤维编织物或超高分子量聚乙烯纤维编织物(即为柔性织物)。

首先，按照50mg/ml的比例将硼酸及羟基硅油进行混合，并在180～240℃的高温环境下持续进行磁力搅拌超过2h，进行聚合反应，待产生明显的丝绸样光泽后，聚合物基体制备完成。

其次，等待聚合物基体完全冷却到室温，按照1wt.％的质量分数向聚合物基体内部加入二甲基硅油及油酸进行增塑，静止两小时以上，取出聚合物基体在开炼机揉炼30min使聚合物基体混合均匀，性能保持稳定，得到具有剪切变硬特性的低交联度聚合物橡胶。

最后，按照4wt.％的质量分数向聚合物橡胶中加入过氧化苯甲酰，过氧化苯甲酰颗粒应充分碾碎，以便反应充分，并再一次应用开炼机进行充分混合，将混合物置于95℃的高温环境下进行硫化反应2小时，冷却到室温后得到剪切变硬胶。

剪切变硬胶材料具有智能材料的特性，可以对外部应力环境进行感知，在低应变率的应力环境下，剪切变硬胶整体模量处于较低的水平，具有明显的冷流特性，而在高应变率环境下，剪切变硬胶内部硼氧键大量交联使分子链纠缠在一起，令剪切变硬胶的储能模量显著提升几个数量级，其吸能效果也显著增强。

S4使用丙酮或异丙醇按照预设质量比对剪切变硬胶进行溶解稀释，得到稀释液。

具体地，使用丙酮或异丙醇按照一定质量比对剪切变硬胶进行溶解稀释，获得稀释液，对溶解浓度的控制可以改变柔性织物最终的浸渍饱和度。

S5多次重复将柔性织物在稀释液中完全浸渍，取出后并排出多余液体，得到剪切变硬胶充分附着在表面的目标柔性织物。

在一个实施例中，步骤S5具体为：将柔性织物完全浸入稀释液中，并应用超声波清洗机进行水浴震荡20min以上，使柔性织物充分被稀释液完全浸渍；将柔性织物从稀释液中取出，应用开炼机碾压柔性织物排除多余液体，并重复上述步骤的浸渍过程至少四次，令剪切变硬胶充分附着在柔性织物表面。

具体地，将柔性织物完全浸入剪切变硬胶稀释液中，并应用超声波清洗机进行水浴震荡20min以上，使织物充分被溶液完全浸渍。将柔性织物试件从剪切变硬胶稀释液中取出，应用开炼机碾压织物试件排除多余液体，并重复上述步骤的完全浸渍过程超过三次(即至少4次)，令剪切变硬胶充分附着在柔性织物表面。

S6将目标柔性织物进行烘干，待丙酮或异丙醇完全挥发后，得到剪切变硬胶增强的柔性织物复合材料，并按照一定角度堆叠，形成柔性防护层。

在一个实施例中，步骤S6具体为：将目标柔性织物置于80℃的烘箱中进行烘干，每过10min将目标柔性织物取出进行称重，待连续三次称重不发生明显变化后确定丙酮或异丙醇完全挥发，得到剪切变硬胶增强的柔性织物复合材料；将剪切变硬胶增强的柔性织物复合材料按照一定角度进行堆叠，形成柔性防护层。

具体地，浸渍过程完成后，将柔性织物置于80℃的烘箱中进行烘干，由于丙酮及异丙醇的易挥发性，会在烘干过程中逐渐挥发，而剪切变硬胶不具有明显挥发性最终会遗留在柔性织物表面，烘干过程中，每过10min将柔性织物取出进行称重并记录，待连续三次称重不发生明显变化后认为丙酮或异丙醇完全挥发，得到剪切变硬胶增强的柔性织物复合材料。

在一个实施例中，将剪切变硬胶增强的柔性织物复合材料按照一定角度进行堆叠，形成柔性防护层步骤，具体为：将剪切变硬胶增强的柔性织物复合材料按照角度偏移15°～30°，堆叠层数20～50层，形成柔性防护层。具体地，在完成对柔性织物的剪切变硬胶增强之后，由于正交编织物具有明显的方向性，为增强柔性织物防护层的防护性能，将多层浸渍织物按照一定角度进行堆叠，堆叠后如图3所示，相邻两层柔性织物在堆叠过程中角度偏移15°～30°，堆叠层数20～50层，形成柔性防护层。其中具体的角度偏移如图4所示，其中(a)为15°变角，(b)为30°变角。

S7将目标纳米纤维气凝胶结构和柔性防护层进行组装，得到具备隔热阻燃自清洁性能的柔性防护结构。

具体地，将进行疏水改性的纳米纤维气凝胶阻燃材料(即目标纳米纤维气凝胶结构1)与剪切变硬胶增强的多层柔性织物防护层2进行组装，多层气凝胶材料外部包裹柔性织物防护层，由气凝胶在外部提供阻燃及隔热性能，柔性织物防护层2提供冲击过程中的防护性，并且气凝胶材料外部包裹并密封为内部柔性织物防护层提供优异的疏水性能。得到的结构如图2所示。

上述实施例中，通过芳纶或超高分子量聚乙烯纤维制备纳米纤维气凝胶材料，气凝胶材料本身具有优异的隔热性能，在制备过程中添加植酸盐阻燃剂增强气凝胶材料的阻燃性能，然后通过氟碳树脂表面喷涂增强气凝胶材料的疏水性能，最后应用纳米纤维气凝胶材料包裹剪切变硬胶增强多层柔性织物防护层，得到兼具隔热、阻燃、耐玷污、自清洁性能的人体柔性防护结构。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在计算机存储介质(ROM/RAM、磁碟、光盘)中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。