[发明专利]一种氧化铝-氧化锆复合纤维毯及其制备方法

说明书

本发明提供了一种氧化铝‑氧化锆复合纤维毯。本申请还提供了氧化铝‑氧化锆复合纤维毯的制备方法，包括：配制聚合氯化铝溶胶，将两种氧锆源配制，得到含锆溶液；B)将所述聚合氯化铝溶胶、所述含锆溶液、纺丝助剂的水溶液和表面活性剂混合，蒸馏浓缩，得到锆铝复合纺丝溶液；C)将所述锆铝复合纺丝溶液陈化后甩丝成纤，干燥后得到前驱体纤维；D)将所述前驱体纤维针刺后热处理，得到氧化铝‑氧化锆复合纤维毯。本申请低成本制备了性能稳定的溶胶，并通过成纤、干燥、针刺工艺以及热处理工艺的控制，制备了氧化铝‑氧化锆复合纤维毯，拓宽了无机纤维的产品种类，为解决高温绝热领域用耐高温材料的缺乏贡献部分力量。

技术领域

本发明涉及复合纤维技术领域，尤其涉及一种氧化铝-氧化锆复合纤维毯及其制备方法。

背景技术

氧化铝纤维已在国内实现了工业化，将纤维进行深加工可以制备成氧化铝纤维毯、纤维板、异形件和模块等产品，极大的丰富了产品类型，拓宽了应用领域。虽然产品质量较国外同类产品尚有差距，但工业化生产工艺已经较为成熟。国内氧化锆纤维现正在从实验室阶段逐渐向工业化生产迈步。纯的氧化锆陶瓷纤维相变时存在体积变化，为了避免陶瓷纤维在烧成时因体积变化而开裂，必须在陶瓷纤维中加入适量的氧化镁、氧化钇等作为稳定剂。

氧化铝/氧化锆复合纤维(以下简称Al₂O₃/ZrO₂纤维)具有比氧化铝纤维更耐高温的性能，比氧化锆纤维更高的抗弯强度和断裂韧性；且已被美国杜邦公司研制并商品化，命名为PRD-166纤维，其含80％氧化铝、20％氧化锆及少量钇。经过测试氧化铝/氧化锆复合纤维的耐高温性能、机械和物理性能优于其他金属和陶瓷材料。

鉴于氧化铝/氧化锆复合纤维的上述优点，研究者开始了广泛研究。J.Chandradass等人在硝酸存在下将异丙醇铝溶解于去离子水中加热搅拌回流，待异丙醇铝完全溶解后加入草酸和氧氯化锆溶液，将得到的溶胶蒸发浓缩得到可纺的氧化铝前驱体凝胶，然后经过干燥烧结得到Al₂O₃/ZrO₂纤维，其还研究了MgO₂等添加剂对纤维结构性能的影响(Materials Science and Engineering.2005，408:165–168)。山东大学张剑锋采用电解法制备Al-Zr溶胶，并通过蔗糖做配体控制金属离子在水溶液中水解而制得了可纺溶液连续氧化铝基纤维(山东大学硕士学位论文[D].山东：山东大学，2004.)。Chandradass等采用异丙醇铝、氧氯化锆为原料，羟乙基纤维素为纺丝助剂，制备了Al2O3-10wt％ZrO2陶瓷纤维，由于金属醇盐的价格比较昂贵，成本太高，限制了利用金属醇盐制备Al₂O₃-ZrO₂陶瓷纤维的发展(J.Europ.Ceram.Soc.2006，26，2611)。CN103408292涉及一种氧化铝-氧化锆陶瓷纤维的制备方法，该方法利用异丙醇铝、甲酸、醋酸锆和/或添加剂制备可溶性溶胶前驱体，采用离心成纤工艺制备凝胶纤维，再经煅烧得到直径再1～8微米的氧化铝-氧化锆纤维。