[发明专利]一种利用牛角瓜纤维获得中空氧化锆纤维的方法

说明书

本发明公开了一种利用牛角瓜纤维获得中空氧化锆纤维的方法，以锆盐和钇稳定剂为原料，将其按比例混合后溶于50%体积分数酒精配成溶液；将牛角瓜纤维浸入该溶液中浸泡一定时间后挤干；取出烘干后在有氧气氛中烧结，从而获得中空氧化锆纤维。本发明所制得的氧化锆纤维不同于传统方法制备的实心纤维，该纤维呈空心管状结构，当纤维压制成纤维板堆积在一起，可以将空气划分为更细小的空间，在传热过程中，空气的流动比在实心纤维中更困难，利用空气本身极低的导热系数使得材料隔热性能大大提高。

技术领域

本发明属于耐火隔热材料领域，具体涉及一种利用牛角瓜纤维获得中空氧化锆纤维的方法。

背景技术

工业生产中，隔热部件大量使用了纤维状的氧化锆，二氧化锆（ZrO₂）具有良好的化学稳定性和热稳定性，优良的高温导电性及较高的高温强度和韧性，良好的抗腐蚀性和稳定性，是目前发展迅速的特种陶瓷的重要原料，可用于生产高温结构陶瓷、生物陶瓷和电子陶瓷等。二氧化锆还具有马氏体相变的特性，这是二氧化锆被用来提高陶瓷材料的韧性和耐火材料热震稳定性的重要依据。（尹衍升，李嘉. 氧化锆陶瓷及其复合材料[M]. 北京：化学工业出版社，2003：1-10）氧化钇稳定氧化锆（YSZ）陶瓷具有高的机械强度、良好的高温热稳定性和耐化学腐蚀性能等。作为炉衬材料，大大节省了热工窑炉中由于炉衬材料所造成的能源消耗，在节能方面为热工窑炉上了新的台阶。（胡利明，陈琳，高杰等. 隔热陶瓷纤维及制品[J]，现在技术陶瓷，2002(1)：24-26. ）氧化锆纤维具有优异的隔热性能，同时能在高温下连续工作，因此在隔热耐火材料中占有极其重要的地位。它在航空器、航天器绝热部件，电池隔膜，各种加热炉、等静压炉、保温均热炉、宝石炉炉衬，原子能反应堆隔热部件等得到广泛的应用。目前方法制备的氧化锆纤维大都为实心纤维（许东, 刘和义, 侯宪钦,等.有机聚锆前驱体纺丝液甩丝法制备氧化锆纤维棉: CN, CN1584155[P]. 2005.）。这些纤维堆积在一起虽然具有较好的保温性能，但其实心构造却不利于锁定空气和获得更优异的隔热性能。部分纤维虽然为空心纤维，但是直径较大，难以用于隔热材料领域（Zhen S,Sun W, Tang G, et al. Fabrication and evaluation of NiO / Y2O3-stabilized-ZrO2 hollow fibers for anode-supported micro-tubular solid oxide fuel cells[J].Ceramics International, 2016, 42(7):8559-8564.）。牛角瓜纤维为中空管状结构，牛角瓜纤维长度20mm~40．5mm，平均长度34．175mm，标准偏差为4．2493。直径约20~28μm，壁厚0．6~1．2μm。纵向外观呈圆柱形．表面光滑，不显转曲；梢端较细，顶端封闭．中段较粗．末端开口。纤维截面为圆形或椭圆形的大中空管壁．中空度高达80％-90％。（费魏鹤,胡惠民,李璇,等.牛角瓜纤维的结构与性能研究[J].中国纤检,2011(7):80-83.）。

发明内容

为了解决中空氧化锆纤维不易制备的问题，本发明的目的是提供一种利用牛角瓜纤维获得中空氧化锆纤维的方法，相对于传统方法而言，本发明方法简单、稳定、实用，制备的纤维具有密度低，中空度高，保温性能良好等特点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种利用牛角瓜纤维获得中空氧化锆纤维的方法，其特征在于该方法步骤如下：

步骤1、以锆盐和硝酸钇为原料，其中硝酸钇是稳定剂，将其混合，再将混合物溶于50%体积分数酒精配成溶液；硝酸钇与锆盐的质量比为2~18:100，锆盐与50%体积分数酒精质量比为1～15％；

步骤2、将牛角瓜纤维浸入步骤1中的溶液中，充分浸渍后挤干，取出后烘干；

步骤3、将经过步骤2的牛角瓜纤维在有氧气氛中升温烧结，制得中空氧化锆纤维。