一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法
【專利摘要】本發明提供一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，屬于陶瓷纖維材料制備【技術領域】，其特征在于采用以下步驟：（1）把鋁鹽、尿素、輔助劑溶解到蒸餾水中配制成溶液；將含棉布料放入上述溶液中浸泡10分鐘，然后取出并擰出多余的水分，并在50℃下干燥20小時。（2）把所述的浸泡、干燥后的布料放入隧道窯內，快速加熱升溫到400-800℃，然后緩慢加熱升溫到1200-1650℃并保溫0.5-1小時燒結。本發明工藝簡單、能耗低、成本低、易于實現規模化和產業化生產，具有廣闊的市場前景和巨大的社會效益。
【專利說明】 一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法
【技術領域】
[0001]本發明提供一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，屬于陶瓷纖維材料制備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]氧化鋁纖維布具有耐高溫、耐腐蝕、強度高、孔隙率高、比表面積大、隔熱保溫等優點，可作為高溫耐火保溫材料、催化劑載體、有毒物質的吸附劑、薄膜支撐體及化工填料等。傳統纖維布的制備方法是把原始配料加熱到高溫并使其熔融，用甩絲、拉絲等工藝制備纖維，然后再利用紡絲或編織等技術制成纖維布。由于氧化鋁的熔點大約是2300°C左右，如果使用傳統的熔融法制備高純度(95 wt%以上)的氧化鋁纖維布，則具有能耗高、設備復雜、成本高等缺點，極大限制了高純度氧化鋁纖維布在高溫耐火保溫材料、催化劑載體、薄膜支撐體等方面的應用。此外，國內外用濕化學方法(主要是溶膠一凝膠法)制備氧化鋁纖維的工藝過程和設備復雜，成本高；如果紡織成布，成本會進一步提高，這嚴重阻礙了氧化鋁纖維布的應用和推廣。
[0003]另一方面，隨著我國經濟的發展和人口數量的增多，紡織品的消耗量迅速增加，大量廢舊紡織品被作為垃圾掩埋、焚燒、既造成了資源的浪費，也造成了環境污染。因此，開發對廢舊紡織品的有效利用技術，既能產生經濟效益，還具有巨大的社會效益。本發明提供的是一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法。該方法可用新含棉布料為模板，但更具有意義是該方法也可直接用洗滌干凈的廢舊含棉布料作為模板，也可使用再生的含棉布料作為模板。具體選擇那一種含棉布料作為模板，取決于所生產的氧化鋁纖維布的應用領域。如本發明生產的氧化鋁纖維布作為化工填料或一般的保溫材料(應用的環境溫度不超過1400°C)，可直接采用洗滌干凈的廢舊含棉布料為模板；如本發明生產的氧化鋁纖維布作為高溫(高于1650°C )耐火保溫材料，則需選用新的含棉布料或高純度的再生含棉布料作為模板。因此，本發明提供的以含棉布料為模板生產氧化鋁纖維布的方法，除了具有良好的經濟效益外，還具有巨大的社會效益。
[0004]本發明提供的是一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，該方法具有設備簡單、能耗低、成本低、便于操作、可連續化生產等優點，便于實現工業化規模生產。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種工藝簡單、能耗低、成本低、可規模化生產的氧化鋁纖維布的制備方法，其技術方案為:
一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于采用以下步驟:
(I)把鋁鹽、尿素、輔助劑溶解到蒸餾水中配制成溶液；將含棉布料浸到上述溶液中浸泡10分鐘，然后取出并擰出多余的水分，并在50°c下干燥20小時。(2)把所述的浸泡、干燥后的布料放入隧道窯內，快速加熱升溫到400-800°C，然后緩慢加熱升溫到1200-1650 °C并保溫0.5-1小時燒結。
[0006]所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于步驟Cl)中的鋁鹽主要是硝酸鋁、硫酸鋁、氯化鋁中的一種。
[0007]所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于步驟Cl)中所述的溶液中Al3+的濃度為0.5-1.5 mol/L，尿素的濃度為1.0-3.0 mol/L。
[0008]所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于步驟(O中的輔助劑指的是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇中的一種；輔助劑的加入量是尿素質量的f 5 %。
[0009]所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于步驟(O中的含棉布料是指布料中棉纖維的質量百分含量為80-90%，滌綸纖維的質量百分含量為5-15%，氨綸纖維的質量百分含量為5-10%。
[0010]所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于步驟(O中的含棉布料可以是新的含棉布料，也可以是廢舊含棉布料，還可以是再生含棉布料。
[0011]所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于步驟
(2)中的快速加熱升溫是指升溫速度為20-50 V /min。
[0012]所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于步驟
(2)中的緩慢加熱升溫是指升溫速度為0.Γ1.0 V /min。
[0013]本發明與現有技術相比，具有如下優點:
1.本發明提供的是一種制備氧化鋁纖維布的濕化學方法，無需把原始配料加熱到高溫并使其熔融，也沒有成絲和織布等工藝過程，因此工藝簡單，操作安全，能耗低，總成本低，且易于實現工業化；
2.本發明所制備的氧化鋁纖維布和所述的作為模板的布料具有完全相同的紋理結構，氧化鋁纖維布的形狀、尺寸以及纖維的長度與直徑等，主要取決于含棉布料的形狀、尺寸以及布料中的纖維長度與直徑等。因此，本發明所制備的氧化鋁纖維布的形狀、尺寸以及纖維的長度與直徑等能根據實際需要而靈活控制；
3.本發明所提供的氧化鋁纖維布的制備方法中，可用洗滌干凈的廢舊含棉布料或再生含棉布料為模板，實現廢舊布料的回收利用，具有巨大的經濟效益和社會效益。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
把氯化鋁、尿素與聚乙烯醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Al3+和尿素的濃度分別是0.5 mol/L和1.0 mol/L。其中，聚乙烯醇的添加量是尿素質量的1%。將新的含棉布料(棉含量80wt%，滌綸15 wt%，氨綸5 wt%)放入到溶液中浸泡10分鐘，取出并擰出多余的水分。在50°C下干燥20小時后，把所述的浸泡、干燥后的布料置于隧道窯內，用20V /min的速度加熱到400 °C，然后以0.1 V /min的速度加熱升溫到1200 °C并保溫I小時燒結；冷卻后即可制備出氧化鋁纖維布。
[0015]實施例2
把硝酸鋁、尿素與聚乙二醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Al3+和尿素的濃度分別是1.0 mol/L和2.5mol/L。其中，聚乙二醇的添加量是尿素質量的2%。將新的含棉布料(棉含量85wt%，滌綸5 wt%，氨綸10 wt%)放入到溶液中浸泡10分鐘，取出并擰出多余的水分。在50°C下干燥20小時后，把所述的浸泡、干燥后的布料置于隧道窯內，用30 0C/min的速度加熱到600 °C，然后以0.5 °C /min的速度加熱升溫到1500 °C并保溫I小時燒結；冷卻后即可制備出氧化鋁纖維布。
[0016]實施例3
把硫酸鋁鋁、尿素與聚丙二醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Al3+和尿素的濃度分別是1.5 mol/L和3.0 mol/L。其中，聚丙二醇的添加量是尿素質量的3%。將再生含棉布料(其中，棉含量90 wt%，滌綸5 wt%，氨綸5 wt%)放入到溶液中浸泡10分鐘，然后取出并擰出多余的水分。在50°C下干燥20小時后，把所述的浸泡、干燥后的布料置于隧道窯內，用40 V /min的速度加熱到800 °C，然后以1.0 V /min的速度加熱升溫到1600°C并保溫0.5小時燒結；冷卻后即可制備出氧化鋁纖維布。
[0017]實施例4
把氯化鋁、尿素與聚乙烯醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Al3+和尿素的濃度分別是0.5 mol/L和I mol/L。其中，聚乙烯醇的添加量是尿素質量的4.1%。將再生含棉布料(棉含量86wt%，滌綸6 wt%，氨綸8 wt%)放入到溶液中浸泡10分鐘，然后取出并擰出多余的水分。在50°C下干燥20小時后，把所述的浸泡、干燥后的布料置于隧道窯內，用50 V /min的速度加熱到450 °C，然后以0.3 V /min的速度加熱升溫到1300 °C并保溫
0.5小時燒結；冷卻后即可制備出氧化鋁纖維布。
[0018]實施例5
把硝酸鋁、尿素與聚乙二醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Al3+和尿素的濃度分別是0.8 mol/L和2.0mol/L。其中，聚乙二醇的添加量是尿素質量的5%。將廢舊含棉布料(棉含量85wt%，滌綸8 wt%，氨綸7 wt%)放入到溶液中浸泡10分鐘，然后取出并擰出多余的水分。在50°C下干燥20小時后，把所述的浸泡、干燥后的布料置于隧道窯內，用35°C/min的速度加熱到500 °C，然后以0.6 °C /min的速度加熱升溫到1400 1:并保溫1.0小時燒結；冷卻后即可制備出氧化鋁纖維布。用廢舊布料做模板制備的氧化鋁纖維布可用于化工填料、耐火保溫材料(使用溫度不高于1400°C )、催化劑載體、有毒物質的吸附劑等。
【權利要求】
1.一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于采用以下步驟:(I)把鋁鹽、尿素、輔助劑溶解到蒸餾水中配制成溶液；將含棉布料浸到上述溶液中浸泡10分鐘，然后取出并擰出多余的水分，并在50°c下干燥20小時；(2)把所述的浸泡、干燥后的布料放入隧道窯內，快速加熱升溫到400-800°C，然后緩慢加熱升溫到1200-1650 °C并保溫0.5-1小時燒結。
2.如權利I所要求的一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于:步驟(I)中的鋁鹽主要是硝酸鋁、硫酸鋁、氯化鋁中的一種。
3.如權利I所要求的一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于:步驟(I)中所述的溶液中Al3+的濃度為0.5-1.5 mol/L，尿素的濃度為1.0-3.0 mol/L。
4.如權利I所要求的一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于:步驟(I)中的輔助劑指的是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇中的一種；輔助劑的加入量是尿素質量的廣5 %。
5.如權利I所要求的一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于:步驟(I)中的含棉布料是指布料中棉纖維的質量百分含量為80-90%，滌綸纖維的質量百分含量為5-15%,氨纟侖纖維的質量百分含量為5-10%。
6.如權利I所要求的一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于:步驟(I)中的含棉布料可以是新的含棉布料，也可以是廢舊含棉布料，還可以是再生含棉布料。
7.如權利I所要求的一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于:步驟(2)中的快速加熱升溫是指升溫速度為20-50 V /min。
8.如權利I所要求的一種以含棉布料為模板制備氧化鋁纖維布的簡單方法，其特征在于:步驟(2)中的緩慢加熱升溫是指升溫速度為0.Γ1.0 V /min。
【文檔編號】C04B35/622GK104326738SQ201410557193
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】白佳海, 唐鈺棟, 唐竹興 申請人:山東理工大學