[发明专利]碱式碳酸锆-甲醇体系制备聚醋酸氧锆前驱体溶胶纺丝液及氧化锆晶体纤维的方法

权利要求书

1.一种碱式碳酸锆-甲醇体系制备聚醋酸氧锆前驱体溶胶纺丝液的方法，步骤如下：

①按照碱式碳酸锆：冰乙酸：甲醇＝1：(2～2.5)：(2～5)的摩尔比，称取碱式碳酸锆、冰乙酸和无水甲醇，将冰乙酸与无水甲醇混合均匀；

②在20～40℃温度下，将冰乙酸与甲醇的混合溶液加入至碱式碳酸锆中，同时快速搅拌，反应完全形成透明甲醇溶液；

③按摩尔比Y₂O₃：(Y₂O₃+ZrO₂)＝8～5.7mol％的比例掺入钇盐，在32～45℃减压浓缩，直至获得无色透明均匀的、粘度为10～50Pa·s的聚醋酸氧锆前驱体溶胶纺丝液。

2.一种碱式碳酸锆-甲醇体系制备氧化锆晶体纤维的方法，包括权利要求1的聚醋酸氧锆前驱体溶胶纺丝液的制备、离心甩丝、压力解析、热处理，步骤如下：

(1)聚醋酸氧锆前驱体溶胶纺丝液的制备，按照权利要求1的方法；

(2)离心甩丝

采用离心盘甩丝法进行高速离心纺丝，工艺条件为：温度10～40℃，离心机转速为10000～40000r/min，甩丝孔线速度为30～50m/s，甩丝孔径为0.2～0.5mm，将纺丝液从甩丝孔高速甩出，获得聚醋酸氧锆前驱体纤维；

(3)压力解析

将聚醋酸氧锆前驱体纤维置于预热至90～130℃的压力容器中，通入气氛后压力控制在2～20个大气压，加热升温，使温度为120～210℃，进行解析处理，处理时间为5min～4h，使得前驱体纤维中的配体醋酸解析出来；

解析处理结束后，排放富集醋酸的蒸汽使压力容器内的温度降至100～80℃，将纤维继续放置于容器内干燥5～30min，然后取出进行后续热处理；

(4)热处理

将压力解析处理后的纤维置于烧结炉内进行中高温热处理，在蒸汽存在下，以0.5～3℃/min的升温速率升温至500～800℃，使锆溶胶发生充分解析并结晶转化为氧化锆晶体纤维；以3～6℃/min的升温速率升温至1200～1600℃，并保温1～1.5h，对氧化锆晶体纤维进行烧结；获得氧化锆晶体纤维；可在2200℃温度下长期使用。

3.如权利要求2所述的碱式碳酸锆-甲醇体系制备氧化锆晶体纤维的方法，其特征在于步骤(1)中碱式碳酸锆与冰乙酸的摩尔比为1:2.2。

4.如权利要求2所述的碱式碳酸锆-甲醇体系制备氧化锆晶体纤维的方法，其特征在于步骤(1)中碱式碳酸锆与无水甲醇的摩尔比为1:2-3。

5.如权利要求2所述的碱式碳酸锆-甲醇体系制备氧化锆晶体纤维的方法，其特征在于步骤(1)中钇盐为六水硝酸钇或六水氯化钇。

6.如权利要求2所述的碱式碳酸锆-甲醇体系制备氧化锆晶体纤维的方法，其特征在于步骤(1)中掺入钇盐的摩尔比为5.7％。

7.如权利要求2所述的碱式碳酸锆-甲醇体系制备氧化锆晶体纤维的方法，其特征在于步骤(2)中压力解析的条件为，通入气氛后压力控制在9～15个大气压，加热升温使温度为170～200℃，解析处理时间为5～10min。

8.如权利要求2所述的碱式碳酸锆-甲醇体系制备氧化锆晶体纤维的方法，其特征在于步骤(2)中通入气氛后压力控制在2～4个大气压，加热升温使温度为120～145℃，进行解析处理，处理时间为20～60min。

9.如权利要求2所述的碱式碳酸锆-甲醇体系制备氧化锆晶体纤维的方法，其特征在于步骤(3)所述的气氛为水蒸气和乙醇的混合气体。

10.如权利要求2所述的碱式碳酸锆-甲醇体系制备氧化锆晶体纤维的方法，其特征在于步骤(4)所述的蒸汽为水蒸气。