一種醋酸氧鋯-甲醇體系制備連續(xù)氧化鋯晶體纖維的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種醋酸氧鋯-甲醇體系制備連續(xù)氧化鋯晶體纖維的方法。該方法是分別以氧氯化鋯、醋酸鹽或者堿式碳酸鋯、冰醋酸、甲醇為原料，一步合成醋酸氧鋯前驅(qū)體溶膠紡絲液，利用干法紡絲結(jié)合牽伸技術(shù)獲得連續(xù)的氧化鋯前驅(qū)體纖維，在有機(jī)蒸汽、水蒸氣或者混合氣氛中進(jìn)行壓力解析并通過(guò)中高溫氣氛熱處理獲得高性能連續(xù)氧化鋯晶體纖維。纖維更加致密、透明，高溫性能好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種醋酸氧鋯-甲醇體系制備連續(xù)氧化鋯晶體纖維的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高性能耐超高溫連續(xù)氧化鋯晶體纖維的制備方法，尤其涉及一種醋酸氧鋯-甲醇體系制備連續(xù)氧化鋯晶體纖維的方法，屬于結(jié)構(gòu)與功能纖維材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]連續(xù)氧化鋯晶體纖維是一種具有極大應(yīng)用潛力的結(jié)構(gòu)和功能材料，在航天、軍事和其他當(dāng)今高科技和尖端【技術(shù)領(lǐng)域】，正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
[0003]氧化鋯晶體纖維分為短纖維和連續(xù)纖維，由于氧化鋯纖維制備技術(shù)上的難度，國(guó)際上將長(zhǎng)度大于I米的纖維成為連續(xù)纖維，在山東大學(xué)晶體材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室許東教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)取得突破之前，國(guó)際上未見(jiàn)有連續(xù)氧化鋯晶體纖維的產(chǎn)品出售，也未見(jiàn)有任何連續(xù)氧化鋯晶體纖維的實(shí)物照片和產(chǎn)品數(shù)據(jù)的研究結(jié)果報(bào)道。
[0004]由于氧化鋯本身的熔點(diǎn)太高(2715°C)，且熔體粘度較小，其連續(xù)纖維無(wú)法采用熔融的方法進(jìn)行制備，只能采用各種前驅(qū)體的方法，具體方法在專(zhuān)利CN1206397C中已經(jīng)詳細(xì)描述，但現(xiàn)有方法仍存在一些不足。從前驅(qū)體體系來(lái)講，有機(jī)聚鋯前驅(qū)體的方法雖然制備出穩(wěn)定的前驅(qū)體溶膠，但制備過(guò)程較復(fù)雜、控制條件苛刻、粘度不易控制，在紡絲的過(guò)程中有機(jī)溶劑揮發(fā)過(guò)快，前驅(qū)體纖維較脆且不易牽伸；研究發(fā)現(xiàn)，在前驅(qū)體纖維向氧化鋯晶體纖維轉(zhuǎn)化過(guò)程中，配體的快速有效解析以及氧化鋯晶粒的成核溫度和大小、均勻性對(duì)纖維的連續(xù)性、強(qiáng)度等有著重要的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用醋酸氧鋯-甲醇體系進(jìn)行高性能連續(xù)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]—種醋酸氧鋯-甲醇體系制備連續(xù)氧化鋯晶體纖維的方法，包括如下步驟:
[0008](I)以八水合氧氯化鋯或堿式碳酸鋯為鋯源，采用下列方法之一制備醋酸氧鋯前驅(qū)體紡絲液:
[0009]①將八水合氧氯化鋯溶于無(wú)水甲醇中，攪拌至充分溶解，形成氧氯化鋯的甲醇溶液；取醋酸鹽溶于無(wú)水甲醇中，形成醋酸鹽的甲醇溶液；在室溫和攪拌的條件下，按氧氯化鋯:醋酸鹽=1:1.6?2.0的摩爾比，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)體系冷卻至室溫，真空抽濾、分離去除沉淀，得聚醋酸氧鋯前驅(qū)體的甲醇溶液；按摩爾比Y2O3: (Y203+Zr02) = 5.7?8mol %摻入釔鹽，在32?45°C減壓濃縮，直至獲得無(wú)色透明均勻、粘度為30?IOOPa.s的溶膠，即得醋酸氧鋯前驅(qū)體紡絲液；
[0010]②按照堿式碳酸鋯:冰乙酸:甲醇=1: (2?2.5): (2?5)的摩爾比，稱(chēng)取堿式碳酸鋯、冰乙酸和無(wú)水甲醇，將冰乙酸與無(wú)水甲醇混合均勻，在20?40°C溫度下，將冰乙酸與甲醇的混合溶液加入堿式碳酸鋯中，同時(shí)快速攪拌，反應(yīng)完全得聚醋酸氧鋯前驅(qū)體的甲醇溶液；按摩爾比Y2O3: (Y203+Zr02) = 8?5.7mol %摻入釔鹽，在32?45°C減壓濃縮，直至獲得無(wú)色透明均勻的、粘度為30?IOOPa.s的溶膠，即得醋酸氧鋯前驅(qū)體紡絲液；
[0011]⑵干法紡絲
[0012]將醋酸氧鋯前驅(qū)體紡絲液移入紡絲裝置中的液料罐中，真空脫泡5?lOmin，在溫度為10?40°C和相對(duì)濕度20?80%條件下，用鋼瓶氮?dú)饣蛴?jì)量泵的方式來(lái)對(duì)紡絲液加壓
0.5?2.5MPa，使其從孔徑0.03?0.20mm的鈮鉭合金或者鉬金紡絲板噴出，經(jīng)多級(jí)牽伸和收絲，得直徑10?40 μ m的聚醋酸氧鋯前驅(qū)體連續(xù)纖維。
[0013]⑶壓力解析
[0014]將聚醋酸氧鋯前驅(qū)體連續(xù)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(lái)；
[0015]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)行熱處理。
[0016]⑷熱處理
[0017]將壓力解析處理后的纖維置于程控?zé)Y(jié)爐內(nèi)進(jìn)行中高溫?zé)崽幚?，在蒸汽存在下，?.5?3°C /min的升溫速率升溫至500?800°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)化為連續(xù)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)，獲得直徑為5?20 μ m、單絲連續(xù)長(zhǎng)度達(dá)數(shù)千米的連續(xù)氧化鋯晶體纖維。
[0018]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。。。
[0019]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(I)①中所述醋酸鹽為醋酸鉀或醋酸鈉。
[0020]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟⑴①中，將IOOg氧氯化鋯溶于100?200ml無(wú)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(wú)水
甲醇中。
[0021]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(I)①、②中所述釔鹽為硝酸釔或氯化釔，作為穩(wěn)定劑。
[0022]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟⑵中噴絲頭孔徑為0.05?0.1mm,孔數(shù)10?1000孔，收集轉(zhuǎn)速20?200r/min。進(jìn)一步優(yōu)選噴絲頭孔數(shù)30?100孔，收集轉(zhuǎn)速50?100r/min。
[0023]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=1-3:1的混合氣氛。
[0024]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(4)所述的蒸汽為水蒸汽。
[0025]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?。程控?zé)Y(jié)爐為本領(lǐng)域常規(guī)設(shè)備。
[0026]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5min?lOmin。
[0027]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30min?lh。
[0028]本發(fā)明步驟⑴中Y2O3: (Y203+Zr02)的摩爾比5.7?8mol %是按能夠滿(mǎn)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(lái)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 %。
[0029]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn):
[0030]1、前驅(qū)體紡絲液的合成步驟大大簡(jiǎn)化，僅需一步反應(yīng)，而且采用的原料廉價(jià)、易得，獲得溶膠均勻、不凝結(jié)，可反復(fù)使用，同時(shí)提高了溶膠的穩(wěn)定性和可牽伸性能，更利于連續(xù)纖維的制備。
[0031]2、本發(fā)明經(jīng)過(guò)干法紡絲獲得的連續(xù)前驅(qū)體纖維經(jīng)過(guò)高壓解析，可使配體醋酸得到有效的解析、分離，大大減少中溫處理的時(shí)間和氣氛用量，降低生產(chǎn)成本。在纖維性能上，可是纖維在較低的溫度下形成結(jié)晶，細(xì)化晶粒，使纖維更加致密，增加纖維的透明性，進(jìn)而提高連續(xù)氧化鋯晶體纖維的高溫性能。
[0032]3、本發(fā)明制備了高強(qiáng)度、高有序性、耐超高溫、隔熱性能好的連續(xù)氧化鋯晶體纖維，連續(xù)長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)千米，直徑5?20 μ m，外觀透明，微觀結(jié)構(gòu)有序排列。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為實(shí)施例1中前驅(qū)體連續(xù)纖維照片；圖2為實(shí)施例2中前驅(qū)體連續(xù)纖維照片；圖3為實(shí)施例1中獲得的連續(xù)氧化鋯晶體纖維照片；圖4為實(shí)施例2中獲得的連續(xù)氧化鋯晶體纖維照片。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。
[0035]實(shí)施例1:
[0036](I)采用八水氧氯化鋯做鋯源制備醋酸氧鋯前驅(qū)體溶膠:稱(chēng)取IOOg氧氯化鋯溶于IOOml無(wú)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1:2.0，稱(chēng)取60.9g醋酸鉀溶于150ml無(wú)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20°C下靜置24h，使沉淀充分沉于底部，然后經(jīng)過(guò)真空抽濾得到醋酸鋯的溶液，分離去氯化鉀沉淀。
[0037]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(wú)色透明、具有粘彈性、粘度為50?IOOPa.s的紡絲液。
[0038](2)干法紡絲:將紡絲液移入紡絲裝置中的液料罐中，真空脫泡lOmin，在溫度為20°C和相對(duì)濕度80%條件下，用鋼瓶氮?dú)饣蛘哂?jì)量泵的方式來(lái)對(duì)紡絲液施加1.8MPa的壓力，使其從30孔、孔徑為0.05mm的銀鉭合金紡絲板噴出，收集轉(zhuǎn)速50?80r/min ;經(jīng)牽伸和收絲，獲得直徑30 μ m，透明、有序排列、連續(xù)的前驅(qū)體纖維。
[0039](3)壓力解析:將上述獲得的聚醋酸氧鋯連續(xù)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(kāi)容器門(mén)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)體纖維中配體醋酸有50%被解析出來(lái)。[0040](4)中高溫?zé)崽幚?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0.50C /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Ih,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15 μ m、透明、有序、連續(xù)氧化鋯晶體纖維。
[0041]實(shí)施例2:
[0042](I)采用堿式碳酸鋯作為鋯源制備醋酸氧鋯前驅(qū)體溶膠:按照堿式碳酸鋯:冰乙酸:無(wú)水甲醇的摩爾比為1:2:2的比例，稱(chēng)取250g堿式碳酸鋯(分子式Zr0C03.ηΗ20，其中ZrO2的含量為40wt % )，同時(shí)稱(chēng)取相應(yīng)的冰醋酸和無(wú)水甲醇混合均勻，將冰乙酸和無(wú)水甲醇的混合液緩慢加入至堿式碳酸鋯中進(jìn)行固液反應(yīng)，待固體完全溶解、反應(yīng)液轉(zhuǎn)變?yōu)橥该魅芤?，獲得了聚鋯前驅(qū)體的甲醇溶液。根據(jù)四方相和立方相共存和只有立方相的的組成配比要求，采用摩爾比為ZrO2 =Y2O3 = 94.3:5.7的比例摻入六水硝酸釔29g，在35°C下進(jìn)行減壓濃縮，直至獲得無(wú)色透明均勻的、粘度為30?50Pa.s的溶膠紡絲液。
[0043](2)干法紡絲:將紡絲液移入紡絲裝置中的液料罐中，真空脫泡5min，在溫度為25°C和相對(duì)濕度50%條件下，用鋼瓶氮?dú)饣蛘哂?jì)量泵的方式來(lái)對(duì)紡絲液施加1.5MPa的壓力，使其從20孔、孔徑為0.06mm的銀鉭合金紡絲板噴出，收集轉(zhuǎn)速80?100r/min,經(jīng)牽伸和收絲，獲得直徑20 μ m，透明、有序排列、連續(xù)的前驅(qū)體纖維。
[0044](3)壓力解析:將上述獲得的聚醋酸氧鋯連續(xù)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(kāi)容器門(mén)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)體纖維中配體醋酸有50%被解析出來(lái)。
[0045](4)中高溫?zé)崽幚?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0.50C /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Ih,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12 μ m、透明、有序、連續(xù)氧化鋯晶體纖維。
[0046]實(shí)施例3: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摩爾比為1:1.8,稱(chēng)取54.8g醋酸鉀溶于150ml甲醇中形成醋酸鉀的甲醇溶液。
[0047]實(shí)施例4:如實(shí)施例2所述，所不同的是步驟⑴中堿式碳酸鋯:冰醋酸:無(wú)水甲醇的摩爾比為1:2.5:5，稱(chēng)取250g堿式碳酸鋯，同時(shí)稱(chēng)取相應(yīng)的冰醋酸和無(wú)水甲醇形成混合液，將冰乙酸與甲醇的混合液緩慢加入至堿式碳酸鋯中，待固液反應(yīng)完全、反應(yīng)液轉(zhuǎn)變?yōu)橥该魅苣z，即形成了聚鋯前驅(qū)體的甲醇溶液。
[0048]實(shí)施例5:如實(shí)施例2所述，所不同的是步驟⑴中堿式碳酸鋯:冰醋酸:無(wú)水甲醇的摩爾比為1:2.2: 4，稱(chēng)取250g堿式碳酸鋯，同時(shí)稱(chēng)取176g冰乙酸與170g無(wú)水甲醇形成混合液，將冰乙酸與甲醇的混合液緩慢加入至堿式碳酸鋯中，待固液反應(yīng)完全、反應(yīng)液轉(zhuǎn)變?yōu)橥该魅苣z，即形成了聚鋯前驅(qū)體的甲醇溶液。
[0049]實(shí)施例6:如實(shí)施例1所述，所不同的是步驟(I)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(chēng)取50.9g醋酸鈉溶于150ml無(wú)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(guò)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18g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(wú)色透明、具有粘彈性的紡絲液。
[0050]實(shí)施例7:如實(shí)施例1或7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(chēng)取45.8g醋酸鈉溶于150ml無(wú)水甲醇中，形成醋酸鈉的甲醇溶液。
[0051]實(shí)施例8:如實(shí)施例1或7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(chēng)取38.2g醋酸鈉溶于150ml無(wú)水甲醇中，形成醋酸鈉的甲醇溶液。
[0052]實(shí)施例9:如實(shí)施例1或2所述，所不同的是兩者步驟(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(jiàn)下表:
【權(quán)利要求】
1.一種醋酸氧鋯-甲醇體系制備連續(xù)氧化鋯晶體纖維的方法，包括聚醋酸氧鋯前驅(qū)體溶膠的制備、干法紡絲、壓力解析、中高溫處理，步驟如下: (1)醋酸氧鋯前驅(qū)體紡絲液的制備 醋酸氧鋯前驅(qū)體紡絲液分兩種方法進(jìn)行制備:分別以高純八水合氧氯化鋯和堿式碳酸鋯為鋯源；按以下方法制備: ①八水合氧氯化鋯作為鋯源:將氧氯化鋯溶于無(wú)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(wú)水甲醇中，形成醋酸鹽的甲醇溶液； 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； 按摩爾比Y2O3: (Y203+Zr02) = 5.7~811101%的比例摻入釔鹽，在32~451:減壓濃縮，直至獲得無(wú)色透明均勻、粘度為30~IOOPa.s 的溶膠紡絲液，所述粘度在20°C下測(cè)量； ②堿式碳酸鋯作為鋯源:按照堿式碳酸鋯:冰乙酸:甲醇=1: (2~2.5): (2~5)的摩爾比，稱(chēng)取堿式碳酸鋯、冰乙酸和無(wú)水甲醇，將冰乙酸與無(wú)水甲醇混合均勻； 在20~40°C溫度下，將冰乙酸與甲醇的混合溶液加入至堿式碳酸鋯中，同時(shí)快速攪拌，反應(yīng)完全形成透明甲醇溶液； 按摩爾比Y2O3: (Y203+Zr02) =3.0- 10.0mol %的比例摻入釔鹽，在32~45°C減壓濃縮，直至獲得粘度為30~IOOPa.s的溶膠紡絲液，所述粘度在20°C下測(cè)量； (2)干法紡絲 將紡絲液移入紡絲裝置中的液料罐中，真空脫泡5~lOmin，在溫度為10~40°C和相對(duì)濕度20~80%條件下，用鋼瓶氮?dú)饣蛘哂?jì)量泵的方式來(lái)對(duì)紡絲液施加0.5~2.5MPa的壓力，使其從孔徑0.03~0.20mm的銀鉭合金或者鉬金紡絲板噴出，經(jīng)牽伸和特殊收絲裝置，獲得直徑10~40 μ m，透明、連續(xù)的前驅(qū)體纖維； (3)壓力解析 將聚醋酸氧鋯連續(xù)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(lái)； 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)中高溫?zé)崽幚? 將壓力解析處理后的纖維置于程控?zé)Y(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500~80(TC，使聚醋酸氧化鋯前驅(qū)體發(fā)生充分解析并結(jié)晶轉(zhuǎn)化為連續(xù)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)，獲得直徑為5~20 μ m、單絲連續(xù)長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)千米的連續(xù)氧化鋯晶體纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的醋酸氧鋯-甲醇體系制備連續(xù)氧化鋯晶體纖維的方法，其特征在于步驟(1)①中，將100g氧氯化鋯溶于100~200ml無(wú)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(wú)水甲醇中。
3.如權(quán)利要求1或2所述的醋酸氧鋯-甲醇體系制備連續(xù)氧化鋯晶體纖維的方法，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所述醋酸氧鋯-甲醇體系制備連續(xù)氧化鋯晶體纖維的方法，其特征在于步驟(2)中噴絲頭孔徑為0.05~0.8mm,孔數(shù)10~1000孔，收集轉(zhuǎn)速20~200r/min。
5.如權(quán)利要求1所述的醋酸氧鋯-甲醇體系制備連續(xù)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。
6.如權(quán)利要求1所述的醋酸氧鋯-甲醇體系制備連續(xù)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。
7.如權(quán)利要求1所述的醋酸氧鋯-甲醇體系制備連續(xù)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。
8.如權(quán)利要求1所述的醋酸氧鋯-甲醇體系制備連續(xù)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30min~lh。
【文檔編號(hào)】D01F9/10GK103993389SQ201410240079
【公開(kāi)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)