采用氧氯化鋯制備高穩(wěn)定性聚醋酸氧鋯溶膠和高品質(zhì)氧化鋯晶體纖維的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種采用氧氯化鋯制備高穩(wěn)定性聚醋酸氧鋯溶膠和高品質(zhì)氧化鋯晶體纖維的方法。該方法包括采用氧氯化鋯-甲醇體系制備高聚合度聚醋酸氧鋯前驅(qū)體溶膠，氧氯化鋯與醋酸鹽的摩爾比為1：1.6～2.0；該溶膠經(jīng)高速離心紡絲，制得聚醋酸氧鋯前驅(qū)體纖維；將該前驅(qū)體纖維于壓力容器中，通入氣氛后控制壓力、加熱升溫，于120～210℃進(jìn)行解析處理，纖維干燥后取出，進(jìn)行熱處理，燒結(jié)得到氧化鋯晶體纖維。本發(fā)明方法大大提高了溶膠的聚合度和穩(wěn)定性，減少了前驅(qū)體溶膠中氯離子的含量，經(jīng)壓力解析制備的氧化鋯晶體纖維結(jié)晶溫度降低，晶粒排列致密，具有超高溫性能，可在2200℃的超高溫度下長期使用。
【專利說明】采用氧氯化鋯制備高穩(wěn)定性聚醋酸氧鋯溶膠和高品質(zhì)氧化鋯晶體纖維的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用氧氯化鋯制備高穩(wěn)定性聚醋酸氧鋯溶膠和高品質(zhì)氧化鋯晶體纖維的方法，特別涉及一種氧氯化鋯-甲醇體系制備聚醋酸氧鋯前驅(qū)體溶膠紡絲液及氧化鋯晶體纖維的方法，屬于無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋯晶體纖維同其他無機(jī)纖維材料相比，具有高熔點(diǎn)(2715°C )、導(dǎo)熱系數(shù)小、低的高溫蒸汽壓、優(yōu)異的耐酸堿腐蝕等性能，在航空、航天等尖端技術(shù)與工業(yè)、科研超高溫爐等領(lǐng)域具有極其廣泛的應(yīng)用前景。自上世紀(jì)60年代以來，世界上許多國家投入大量的科研力量研制開發(fā)氧化鋯晶體纖維，目前主要的制備技術(shù)有浸潰法、混合法、溶膠-凝膠法和聚鋯前驅(qū)體法。有關(guān)氧化鋯晶體纖維方面的國內(nèi)外進(jìn)展情況，在中國專利文件CN03112408.9.CN200410024264.7、CN200810020648.X 和 CN200910013781.7 中有詳細(xì)的描述。
[0003]山東大學(xué)晶體材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室從1998年就開展了采用氧氯化鋯與醋酸鹽反應(yīng)制備氧化鋯連續(xù)纖維的研究。2001年，劉久榮、潘梅、許東等發(fā)表在《硅酸鹽通報(bào)》第3期66-69頁上的論文中將二氯氧鋯的醇溶液滴加到醋酸鹽溶液中，認(rèn)為只有當(dāng)二氯氧鋯與醋酸鹽的摩爾比為1:1到1:1.5時(shí)，產(chǎn)物才具有可紡性，二氯氧鋯與醋酸鹽的摩爾比為1:1.5時(shí)，有少量淡藍(lán)色凝膠導(dǎo)致了其可紡性的降低；二氯氧鋯與醋酸鹽的摩爾比為1:2時(shí)，形成了大量藍(lán)色凝膠，無紡絲性能。2001年，潘梅、劉久榮等發(fā)表在《無機(jī)材料學(xué)報(bào)》第16卷第4期上的文章中提及醋酸鋯，制備方法同發(fā)表在《硅酸鹽通報(bào)》上的方法相同。
[0004]為進(jìn)一步提高聚醋酸氧鋯溶膠的聚合度和穩(wěn)定性，快速有效地完成無定形前驅(qū)體向氧化鋯晶粒之間的轉(zhuǎn)變，獲得高品質(zhì)的氧化鋯晶體纖維并能實(shí)現(xiàn)工程化生產(chǎn)，需要考慮的環(huán)節(jié)和因素眾多，例如聚醋酸氧鋯前驅(qū)體的聚合度、穩(wěn)定性、前驅(qū)體中配體的解析和氧化鋯晶粒的形成及高溫性能優(yōu)化等。只有在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行突破、改進(jìn)才能有助于高品質(zhì)氧化鋯晶體纖維的制備及工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中溶膠聚合度較低、穩(wěn)定性差的不足，提供了一種更適合規(guī)?；a(chǎn)的氧氯化鋯-甲醇體系制備聚醋酸氧鋯前驅(qū)體溶膠紡絲液的方法，本發(fā)明還提供一種高品質(zhì)、性能優(yōu)異的氧化鋯晶體纖維的制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種高穩(wěn)定性聚醋酸氧鋯溶膠的制備方法，包括步驟如下:
[0008]①將氧氯化鋯溶于無水甲醇中，攪拌至充分溶解，形成氧氯化鋯的甲醇溶液；按氧氯化鋯與醋酸鹽的摩爾比為1:1.6-2的比例，取醋酸鹽溶于無水甲醇中，形成醋酸鹽的甲醇溶液；[0009]②在室溫和攪拌的條件下，將醋酸鹽的甲醇溶液滴加至氧氯化鋯的甲醇溶液中，有白色沉淀產(chǎn)生并放熱；待反應(yīng)體系冷卻至O?10°C，真空抽濾、分離去除沉淀，獲得聚醋酸氧鋯前驅(qū)體的溶液；
[0010]③按摩爾比Y2O3: (Y203+Zr02) = 5.7?8mol %的比例摻入釔鹽，在32?45°C減壓濃縮，直至獲得粘度為10?50Pa.S的聚醋酸氧鋯前驅(qū)體溶膠紡絲液。
[0011]該紡絲液均勻、無色透明，用于制備高純度、性能優(yōu)異的氧化鋯晶體纖維。
[0012]一種高穩(wěn)定性聚醋酸氧鋯溶膠和高品質(zhì)氧化鋯晶體纖維的制備方法，包括聚醋酸氧鋯前驅(qū)體溶膠紡絲液的制備、離心甩絲、壓力解析、熱處理，步驟如下:
[0013](I)采用氧氯化鋯-甲醇體系制備高聚合度聚醋酸氧鋯前驅(qū)體溶膠紡絲液，如上所述。
[0014]⑵離心甩絲
[0015]采用離心盤甩絲法進(jìn)行高速離心紡絲，工藝條件為:溫度10?40°C，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為10000?40000r/min,思絲孔線速度為30?50m/s,思絲孔徑為0.2?0.5mm,將紡絲液從甩絲孔高速甩出，獲得聚醋酸氧鋯前驅(qū)體纖維。
[0016]⑶壓力解析
[0017]將聚醋酸氧鋯前驅(qū)體纖維置于預(yù)熱至90?130°C的壓力容器中，通入氣氛后壓力控制在2?20個(gè)大氣壓，加熱升溫，使溫度為120?210°C，進(jìn)行解析處理，處理時(shí)間為5min?4h,使得前驅(qū)體纖維中的配體醋酸解析出來；
[0018]解析處理結(jié)束后，排放富集醋酸的蒸汽使壓力容器內(nèi)的溫度降至80?100°C，將纖維繼續(xù)放置于容器內(nèi)干燥5?30min，然后取出進(jìn)行后續(xù)熱處理。
[0019]⑷熱處理
[0020]將壓力解析處理后的纖維置于燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行中高溫?zé)崽幚?，在蒸汽存在下，?br>
0.5?3°C /min的升溫速率升溫至500?800°C，使聚醋酸氧鋯前驅(qū)體發(fā)生充分解析并結(jié)晶轉(zhuǎn)化為氧化鋯晶體纖維；以3?6°C /min的升溫速率升溫至1200?1600°C，并保溫I?3h進(jìn)行燒結(jié)，得氧化鋯晶體纖維。以優(yōu)化纖維的力學(xué)性能，并可在2200°C的超高溫度下長期使用。
[0021]本發(fā)明中所述的室溫具有本領(lǐng)域通用的含義，是約20°C左右的常溫，一般在18?25。。。
[0022]步驟⑴中的甲醇用量以能溶解氧氯化鋯或醋酸鹽為宜。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(I)中，將IOOg氧氯化鋯溶于100?200ml無水甲醇中，按氧氯化鋯與醋酸鹽的摩爾比為1:1.6?2.0的比例，取醋酸鹽溶于150?300ml無水甲醇中。
[0023]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟⑴中所述醋酸鹽為醋酸鉀或醋酸鈉。
[0024]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(I)中釔鹽為六水硝酸釔或六水氯化釔，作為穩(wěn)定劑。
[0025]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟⑴減壓濃縮蒸出的甲醇再回收利用。
[0026]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)中高速離心紡絲，工藝條件為:溫度為20?30°C，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為10000?20000r/min，甩絲孔線速度為30?40m/s，甩絲孔徑為0.2?0.3_。
[0027]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(3)所述的氣氛為水蒸汽和乙醇蒸汽的混合氣體。優(yōu)選體積比水蒸汽:乙醇蒸汽=I?3:1的混合氣氛。
[0028]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(4)所述的蒸汽為水蒸汽。[0029]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(4)中使用程控?zé)Y(jié)爐進(jìn)行中高溫?zé)崽幚怼３炭責(zé)Y(jié)爐為本領(lǐng)域常規(guī)設(shè)備。
[0030]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(3)中通入氣氛后壓力控制在9?15個(gè)大氣壓，加熱升溫使溫度為170?200°C，進(jìn)行解析處理，處理時(shí)間為5?lOmin。
[0031]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(3)中通入氣氛后壓力控制在2?4個(gè)大氣壓，加熱升溫使溫度為120?145°C，進(jìn)行解析處理，處理時(shí)間為30?60min。
[0032]本發(fā)明步驟⑴中Y2O3: (Y203+Zr02)的摩爾比5.7?8mol %是按能夠滿足氧化鋯晶體晶相為全穩(wěn)定立方相或者四方相和立方相共存的組成要求來確定的。當(dāng)需要全穩(wěn)定立方相的氧化鋯晶體纖維時(shí)，優(yōu)選Y2O3: (Y203+Zr02)的摩爾比為6?8mol%;當(dāng)需要四方相和立方相共存的的氧化鋯晶體纖維時(shí)，優(yōu)選Y2O3: (Y203+Zr02)的摩爾比為大于等于5.7mol %至小于6mol %。
[0033]在高品質(zhì)氧化鋯晶體纖維制備中，減少反應(yīng)過程中其他離子的含量非常重要，為進(jìn)一步減少反應(yīng)體系中氯離子的含量，同時(shí)提高醋酸鋯前驅(qū)體的解析效率、降低成本，本發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)采用氧氯化鋯-甲醇體系，以氧氯化鋯、醋酸鉀(或鈉)、甲醇、硝酸釔作為原料制備醋酸鋯原料紡絲液，氧氯化鋯和醋酸鹽的摩爾比為1:1.5?2 ;經(jīng)過高速離心甩絲直接獲得聚醋酸氧鋯前驅(qū)體纖維，然后經(jīng)過壓力解析使得前驅(qū)體纖維中醋酸根配體解析出來，再經(jīng)過特定的中高溫?zé)崽幚慝@得氧化鋯晶體纖維。本發(fā)明所制備的氧化鋯晶體纖維的晶相為四方相和立方相共存或者全穩(wěn)定立方相氧化鋯。所制備的氧化鋯晶體纖維晶粒發(fā)育完全，純度(Zr02+Y203含量)高達(dá)99.95%以上，直徑2?7μπκ長度近乎連續(xù)約I?50cm，且舒軟柔韌、不含粘球、抗熱震性能優(yōu)異。本發(fā)明所制備的氧化鋯晶體纖維晶粒排列致密，抗拉伸強(qiáng)度0.6?1.0GPa ;具有超高溫性能，可在2200°C的超高溫度下長期使用。
[0034]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):
[0035]1、本發(fā)明在前期工作的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整氧氯化鋯和醋酸鉀(或鈉)的反應(yīng)比例，大大提高了聚醋酸氧鋯前驅(qū)體溶膠的聚合度和穩(wěn)定性，使該溶膠更適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0036]2、本發(fā)明采用的氧氯化鋯和醋酸鉀(或鈉)均為工業(yè)常用化工原料，與現(xiàn)有技術(shù)相比，大大減少了前驅(qū)體溶膠中氯離子的含量?，F(xiàn)有技術(shù)最多只能去掉75%的氯離子，而且獲得的溶膠不能長時(shí)間放置，容易轉(zhuǎn)化為凝膠而失去可紡性。
[0037]3、本發(fā)明經(jīng)過高速離心甩絲獲得的前驅(qū)體纖維，經(jīng)過高溫壓力解析，可使配體醋酸根有效的解析、分離，降低了纖維的晶化溫度和晶粒均勻性，得到潔白、半透明、蓬松堆積的纖維，減少熱處理過程中由于醋酸根的燃燒引起的大量氣孔以致纖維強(qiáng)度下降等問題，從而實(shí)現(xiàn)氧化鋯晶體纖維質(zhì)量的大幅度提高和優(yōu)化；同時(shí)可大大減少中溫處理的時(shí)間和氣氛用量，降低生產(chǎn)成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]圖1為實(shí)施例1中氧氯化鋯與醋酸鉀的摩爾比為1: 2獲得的前驅(qū)體溶膠紡絲液的照片。
[0039]圖2為實(shí)施例1中聚醋酸氧鋯前驅(qū)體纖維照片。
[0040]圖3為實(shí)施例1中氧化鋯晶體纖維照片。
[0041 ] 圖4為實(shí)施例1中氧化鋯晶體纖維掃描電鏡照片，纖維直徑2?7 μ m。[0042]圖5為實(shí)施例1中氧化鋯晶體纖維掃描電鏡照片，組成纖維的晶粒結(jié)晶性好、排列致密。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。
[0044]實(shí)施例1:
[0045](I)稱取IOOg氧氯化鋯溶于IOOml無水甲醇中，室溫25°C左右攪拌至完全溶解，形成氧氯化鋯的甲醇溶液；按照氧氯化鋯與醋酸鉀的摩爾比為1: 2，稱取60.9g醋酸鉀溶于150ml無水甲醇中形成醋酸鉀的甲醇溶液；將醋酸鉀甲醇溶液緩慢滴加至氧氯化鋯溶液中，同時(shí)強(qiáng)烈攪拌，產(chǎn)生大量白色氯化鉀沉淀。將上述混合液于10°C下靜置24h，使沉淀充分沉于底部，然后經(jīng)過真空抽濾得到醋酸鋯的溶液，分離去氯化鉀沉淀。
[0046]按照摩爾比Y2O3: (Y203+Zr02) = 5.7%,向醋酸鋯溶液中加入18g硝酸釔作為穩(wěn)定齊U，然后在32?37°C下，減壓濃縮蒸去部分甲醇，直至獲得無色透明、具有粘彈性、粘度為30?40Pa.s的紡絲液。如圖1所示。該紡絲液可在10?40°C下長時(shí)間放置。
[0047](2)在溫度為10°C,離心機(jī)轉(zhuǎn)速為10000r/min,甩絲孔線速度為30m/s,甩絲孔徑為0.2mm的條件下，將紡絲液從甩絲孔高速甩出，獲得聚醋酸氧鋯前驅(qū)體纖維。如圖2所示。
[0048](3)將上述獲得的聚醋酸氧鋯前驅(qū)體纖維置于已經(jīng)預(yù)熱至120°C的壓力容器中，在水蒸汽與乙醇蒸汽1:1的混合氣氛中，控制壓力2.2個(gè)大氣壓和134°C的條件下進(jìn)行壓力解析處理，處理時(shí)間為30min，然后將壓力容器中的氣體排出，打開容器門后再將纖維放置5min后再取出，根據(jù)處理前后的重量差計(jì)算前驅(qū)體纖維中配體醋酸根的有50%被解析出來。。
[0049](4)將壓力解析處理后的纖維置于程控?zé)Y(jié)爐內(nèi)，在水蒸汽存在下，以0.5°C /min的升溫速率升溫至500°C，以3°C /min的升溫速率升溫至1200°C，并保溫lh，可獲得高純度、晶粒發(fā)育完全的四方相和立方相共存的氧化鋯晶體纖維，Zr02+Y203含量高達(dá)99.95%以上，直徑2?7 μ m，長度I?50cm，抗拉伸強(qiáng)度0.6?1.0GPa，可在2200°C溫度下長期使用。
[0050]所得氧化鋯晶體纖維的照片、電鏡照片、掃描電鏡照片如圖3-5所示。
[0051]獲得的氧化鋯晶體纖維經(jīng)過富氧氧炔焰(3000°C左右)短時(shí)間燒結(jié)，仍保持完好的形成形態(tài)，表現(xiàn)出優(yōu)異的耐高溫性能。
[0052]實(shí)施例2:
[0053]如實(shí)施例1所述，所不同的是步驟⑴中氧氯化鋯與醋酸鉀的比例為1:1.0，稱取30.5g醋酸鉀溶于IOOml無水甲醇中形成透明溶液。將醋酸鉀甲醇溶液緩慢倒入氧氯化鋯溶液中，立即產(chǎn)生大量白色沉淀。將上述混合液于10°c下放置24h，使沉淀充分沉于底部，然后經(jīng)過真空抽濾得到醋酸鋯的溶液，分離去氯化鉀沉淀。
[0054]按照摩爾比Y2O3: (Y203+Zr02) = 5.7%,向醋酸鋯溶液中加入18g硝酸釔作為穩(wěn)定齊U，然后在32?37°C下，減壓濃縮蒸去部分甲醇，直至獲得無色透明、具有粘彈性、粘度為30?40Pa.s的紡絲液。該紡絲液在實(shí)施例1中的溫度下放置I?2天有不溶物析出，溶膠穩(wěn)定性較差。
[0055]實(shí)施例3:
[0056]如實(shí)施例1所述，所不同的是步驟(I)中氧氯化鋯與醋酸鉀的摩爾比為1:1.8，稱取54.8g醋酸鉀溶于150ml甲醇中形成醋酸鉀的甲醇溶液。
[0057]實(shí)施例4:
[0058]如實(shí)施例1所述，所不同的是步驟(1)中加入15g六水硝酸釔作為穩(wěn)定劑。
[0059]實(shí)施例5:
[0060]如實(shí)施例1所述，所不同的是步驟⑴中加入IOg六水硝酸釔作為穩(wěn)定劑。
[0061]實(shí)施例6:
[0062]如實(shí)施例1所述，所不同的是步驟(1)中將六水硝酸釔換成14.2g六水氯化釔作為穩(wěn)定劑。
[0063]實(shí)施例7:如實(shí)施例1所述，所不同的是步驟(1)中將六水硝酸釔換成11.4g六水氯化釔作為穩(wěn)定劑。
[0064]實(shí)施例8:如實(shí)施例1所述，所不同的是步驟(1)中將醋酸鉀換成醋酸鈉，按照氧氯化鋯與醋酸鈉的摩爾比為1:2，稱取50.9g醋酸鈉溶于150ml無水甲醇中，形成醋酸鈉的甲醇溶液。將醋酸鈉甲醇溶液緩慢滴加至氧氯化鋯溶液中，同時(shí)劇烈攪拌，產(chǎn)生大量白色氯化鈉沉淀。將上述混合液經(jīng)過真空抽濾得到氯化鈉沉淀和醋酸鋯的溶液。按照5.7%摩爾比向醋酸鋯溶液中加入氧化釔18.0g作為穩(wěn)定劑，然后在32~37°C下，減壓濃縮蒸去部分甲醇，直至獲得無色透明、具有粘彈性的紡絲液。
[0065]實(shí)施例9:如實(shí)施例1或5所述，所不同的是按照氧氯化鋯與醋酸鈉的摩爾比為1:1.8,稱取45.8g醋酸鈉溶于150ml無水甲醇中，形成醋酸鈉的甲醇溶液。
[0066]實(shí)施例10:如實(shí)施例1或5所述，所不同的是按照氧氯化鋯與醋酸鈉的摩爾比為1:1.5,稱取38.2g醋酸鈉溶于150ml無水甲醇中，形成醋酸鈉的甲醇溶液。:
[0067]實(shí)施例11:
[0068]如實(shí)施例1所述，所不同的是步驟(3)中，氣氛壓力分別為2、2.5、4、8、12、15、20個(gè)大氣壓，處理時(shí)間為5min、30min、1.5h、2h、4h。不同的氣氛壓力和處理時(shí)間對(duì)解析效率的影響見下表:
【權(quán)利要求】
1.一種高穩(wěn)定性聚醋酸氧鋯溶膠制備方法，包括步驟如下: ①將氧氯化鋯溶于無水甲醇中，攪拌至充分溶解，形成氧氯化鋯的甲醇溶液；按氧氯化鋯與醋酸鹽的摩爾比為1:1.6-2.0的比例，取醋酸鹽溶于無水甲醇中，形成醋酸鹽的甲醇溶液； ②在室溫和攪拌的條件下，將醋酸鹽的甲醇溶液滴加至氧氯化鋯的甲醇溶液中，有白色沉淀產(chǎn)生并放熱；待反應(yīng)體系冷卻至0°C~10°C，真空抽濾、分離去除沉淀，獲得聚醋酸氧鋯前驅(qū)體的溶液； ③按摩爾比Y2O3: (Y203+Zr02) = 5.7~8mol %的比例摻入釔鹽，在32~45°C減壓濃縮，直至獲得粘度為10~50Pa.s的聚醋酸氧鋯前驅(qū)體溶膠紡絲液。
2.如權(quán)利要求1所述的高穩(wěn)定性聚醋酸氧鋯溶膠的制備方法，其特征在于步驟①中，將100g氧氯化鋯溶于100~200ml無水甲醇中，按氧氯化鋯與醋酸鹽的摩爾比為1:1.6~2的比例，取醋酸鹽溶于150~300ml無水甲醇中。
3.如權(quán)利要求1所述的高穩(wěn)定性聚醋酸氧鋯溶膠的制備方法，其特征在于步驟①中所述醋酸鹽為醋酸鉀或醋酸鈉。
4.如權(quán)利要求1所述的高穩(wěn)定性聚醋酸氧鋯溶膠的制備方法，其特征在于步驟③中釔鹽為六水硝酸釔或六水氯化釔。
5.一種高品質(zhì) 氧化鋯晶體纖維的制備方法，包括權(quán)利要求1的聚醋酸氧鋯前驅(qū)體溶膠的制備、離心甩絲、壓力解析、熱處理，步驟如下: (1)采用權(quán)利要求1的方法制備聚醋酸氧鋯前驅(qū)體溶膠紡絲液 (2)離心甩絲 采用離心甩絲法進(jìn)行高速離心紡絲，工藝條件為--溫度10~40°C，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為10000~40000r/min,思絲孔線速度為30~50m/s,思絲孔徑為0.2~0.5mm,將紡絲液從甩絲孔高速甩出，獲得聚醋酸氧鋯前驅(qū)體纖維； (3)壓力解析 將聚醋酸氧鋯前驅(qū)體纖維置于預(yù)熱至90~130°C的壓力容器中，通入氣氛后壓力控制在2~20個(gè)大氣壓，加熱升溫，使溫度為120~210°C，進(jìn)行解析處理。處理時(shí)間為5min~4h，使得前驅(qū)體纖維中的配體醋酸解析出來； 解析處理結(jié)束后，排放富集醋酸的蒸汽使壓力容器內(nèi)的溫度降至80~100°C，將纖維繼續(xù)放置于容器內(nèi)干燥5~30min，然后取出進(jìn)行后續(xù)熱處理； (4)熱處理 將壓力解析處理后的纖維置于燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行中高溫?zé)崽幚恚谡羝嬖谙?，?.5~3°C /min的升溫速率升溫至500~700°C，使聚醋酸氧化鋯前驅(qū)體發(fā)生充分解析并結(jié)晶轉(zhuǎn)化為氧化鋯晶體纖維；以3~6°C /min的升溫速率升溫至1200~1600°C，并保溫I~3h進(jìn)行燒結(jié)，得氧化鋯晶體纖維。
6.如權(quán)利要求5所述的高品質(zhì)氧化鋯晶體纖維的方法，其特征在于步驟(2)中高速離心紡絲，工藝條件為:溫度為10~20°C，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為10000~20000r/min，甩絲孔線速度為30~40m/s,思絲孔徑為0.2~0.3_。
7.如權(quán)利要求5所述的高品質(zhì)氧化鋯晶體纖維的方法，其特征在于步驟(3)所述的氣氛為水蒸汽和乙醇蒸汽的混合氣體。
8.如權(quán)利要求5所述的高品質(zhì)氧化鋯晶體纖維的方法，其特征在于，步驟(4)所述的蒸汽為水蒸汽。
9.如權(quán)利要求5所述的氧氯化鋯-甲醇體系制備氧化鋯晶體纖維的方法，其特征在于步驟(3)中通入氣氛后壓力控制在9~15個(gè)大氣壓，加熱升溫使溫度為170~200°C，進(jìn)行解析處理，處理時(shí)間為5~lOmin。
10.如權(quán)利要求5所述的氧氯化鋯-甲醇體系制備氧化鋯晶體纖維的方法，其特征在于步驟(3)中通入氣氛后壓力控制在2~4個(gè)大氣壓，加熱升溫使溫度為120~145°C，進(jìn)行解析處理，處理 時(shí)間為30~60min。
【文檔編號(hào)】D01F9/08GK103993365SQ201410239570
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】許東, 朱陸益, 劉雪松, 王新強(qiáng), 張光輝 申請(qǐng)人:山東大學(xué)