[发明专利]利用羽绒作为模板制备氧化锆隔热材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于一种制备氧化锆隔热材料的方法，特别是一种利用鸟类羽绒制备氧化锆隔热材料的方法。

背景技术

随着材料制备技术的不断发展，利用动植物材料为模板制备新型材料备受研究者关注。鸟类羽绒结构呈现出一种树状分支构造，每一根羽绒纤维以绒丝作为主干，绒小枝分布于绒丝周围作为分支，绒小枝上又分布着大小不同的丫形和三角形螯合物。这种结构可含蓄大量静止空气，而空气是热的不良导体，因此此结构对羽绒具有优异的隔热性能起到重要作用。从化学成分来看，羽绒属于蛋白质类纤维，主要由氨基酸组成。氧化锆(ZrO₂)是一种重要的工业产品，其中纤维状ZrO₂主要用于隔热保温材料，如可用于航空器、航天器绝热部件，电池隔膜，各种加热炉、等静压炉、保温均热炉炉衬，原子能反应堆隔热材料等。传统的ZrO₂纤维制备方法较多，如可用浸渍法、混合法、溶胶-凝胶法等制得。通过传统方法制得的纤维呈丝状，纤维表面光滑无分叉物，构造比较简单。这些纤维堆积在一起虽然具有较好的保温性能，但其构造形貌却不利于锁定空气和获得优异的绝热性能。目前很少有人研究其他形貌的ZrO₂隔热材料的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉、工艺简单、操作简便、制成品性能优良的利用羽绒作为模板制备氧化锆隔热材料的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种利用羽绒作为模板制备氧化锆隔热材料的方法，步骤如下：

(1)以硝酸锆Zr(NO₃)₄为原料配制Zr(NO₃)₄溶液；

(2)将羽绒浸入Zr(NO₃)₄溶液浸泡；

(3)将浸渍有Zr(NO₃)₄溶液的羽绒在烘箱中烘烤干燥；

(4)将经步骤三干燥的羽绒置于烧结炉中烧结，即制得具有羽绒原有树状分支结构形态的ZrO₂隔热材料。

本发明与现有技术相比，其显著优点：工艺简单，所需制备温度较低，所制备的ZrO₂具有羽绒原有树状分支结构，此结构有利于含蓄大量静止空气，可有效发挥ZrO₂的隔热作用，具有广阔的研究和应用前景。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明中利用羽绒作模板制得的ZrO₂隔热材料的微观形貌图。

图2是测得的羽绒状ZrO₂与传统纤维状ZrO₂导热系数的比较图。

具体实施方式

本发明利用羽绒作为模板制备氧化锆隔热材料的方法，步骤如下：

(1)以硝酸锆Zr(NO₃)₄为原料配制Zr(NO₃)₄溶液；硝酸锆(Zr(NO₃)₄)溶液的质量浓度为5～10％。

(2)将羽绒浸入Zr(NO₃)₄溶液浸泡；羽绒为鸭绒、鹅绒、野鸭绒或天鹅绒，浸泡羽绒的时间为5分钟～48小时。

(3)将浸渍有Zr(NO₃)₄溶液的羽绒在烘箱中烘烤干燥；羽绒在烘箱中的烘烤温度为50～100℃，干燥时间为3～48小时。

(4)将经步骤三干燥的羽绒置于烧结炉中烧结，即制得具有羽绒原有树状分支结构形态的ZrO₂隔热材料。其中，干燥羽绒在烧结炉中的烧结温度为600～1000℃。

本发明利用羽绒作为模板制备氧化锆隔热材料的方法的原理为：羽绒经Zr(NO₃)₄溶液浸泡并烘干后，Zr(NO₃)₄溶质会均匀包裹于羽绒表面；包裹有Zr(NO₃)₄的羽绒在加热过程中，Zr(NO₃)₄会首先发生分解反应并在羽绒表面形成均匀的ZrO₂，而羽绒在随后的升温过程中被烧蚀，从而可获得保持羽绒天然树枝状构造的ZrO₂隔热材料。

实施例1