[发明专利]一步溶剂法制备氧化锆纤维生产用有机聚锆前驱体或其甩丝液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用有机聚锆法制备生产氧化锆晶体纤维中有机聚锆前驱体或其甩丝液的制备方法,特别涉及一步溶剂法制备有机聚锆前驱体或其甩丝液的方法。

背景技术

随着尖端技术进步和现代工业的迅猛发展，对耐火隔热纤维的耐温、隔热性能要求也越来越高，传统的纤维已难以在高温(尤其是超过1800℃的氧化气氛环境)下长期使用，并具有能耗大的弊端。氧化锆是目前唯一兼有耐高温、最低的导热系数、最低的高温蒸汽压和优异的耐酸碱腐蚀等性能的氧化物。与其他无机纤维相比，氧化锆纤维具有许多独特的、不可替代的优越性能，在航空、航天和超高温工业窑炉隔热等领域都具有极其重要的应用价值和广阔前景。

氧化锆纤维及其制品比其它氧化物纤维具有更为优异的耐温、隔热、节能效果。目前加速氧化锆纤维应用步伐和拓展、推广领域的关键是要进一步简化、完善其制备技术、大幅度降低成本和全面优化、提高性能。本申请人相关的专利包括CN03112408.9氧化锆连续纤维的制备方法及设备，CN200410024264.7有机聚锆前驱体纺丝液甩丝法制备氧化锆纤维棉、CN200410085390.3用于制备氧化锆连续纤维的烧结炉、CN200910013781.7全稳定立方相氧化锆晶体纤维的制备方法、CN200910255807.9一种氧化锆介孔纤维及其制备方法、CN200910013782.1一种氧化锆陶瓷纤维板的制备方法等。其中CN03112408.9、CN200410024262.7和CN200910013781.7采用多种溶剂多步制备聚乙酰丙酮合锆前驱体，虽已实现工业化生产，但工艺相对繁杂，造成产品成本较高，因此，有待于进一步的改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出采用一步溶剂法制备氧化锆纤维生产用有机聚锆前驱体或其甩丝液的方法。本发明是在已有专利采用聚乙酰丙酮合锆法制备生产氧化锆纤维的基础上提出的一种改进的关键技术。

本发明的技术方案如下：

一步溶剂法制备有机聚锆前驱体的方法,步骤如下：

(1)按摩尔比八水合氧氯化锆:配体:沉淀分离剂=1:(0.9-1.3):(0.8-2.3)的比例，分别称取八水合氧氯化锆、配体和沉淀分离剂，在0~50℃温度、搅拌条件下加入到溶剂中，充分反应，得到相应的有机聚锆和盐酸盐，抽滤除去盐酸盐粗品，得到有机聚锆溶液；

（2）将所得有机聚锆溶液在20~50℃进行减压浓缩回收溶剂，得到有机聚锆前驱体；

所述配体选自乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯或醇醚；

所述沉淀分离剂选自C1-C5直链或支链二元胺、三乙醇胺、鸟氨酸或氨气；其中所述的C1-C5直链或支链二元胺为乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、丁二胺、戊二胺或它们的同分异构体；

所述溶剂是C1-C4醇的一种或组合、C1-C4醇和与其能形成共沸点的其他溶剂的组合或C1-C4醇溶剂与高碳有机溶剂及聚合物形成的混合溶剂；

步骤(1)中优选的，当沉淀分离剂为C1-C5直链或支链二元胺时，原料配比八水合氧氯化锆:配体:沉淀分离剂=1:(0.9-1.3)：(0.8-1.3)。

步骤(1)中优选的，当沉淀分离剂为三乙醇胺、鸟氨酸或氨气时，原料配比八水合氧氯化锆:配体:沉淀分离剂=1:(0.9-1.3):(1.7-2.3)。

步骤(1)中优选的，沉淀分离剂是乙二胺、1,2-丙二胺或1,3-丙二胺。进一步优选的沉淀分离剂是乙二胺。

步骤(1)中优选的配体为乙酰丙酮。

步骤(1)中的配体醇醚为乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、乙二醇一丙醚、乙二醇一丁醚、乙二醇一戊醚、乙二醇一己醚、乙二醇一苯醚、乙二醇一苄醚、丙二醇一甲醚、丙二醇一乙醚、丙二醇一丙醚、丙二醇一丁醚、丙二醇一戊醚、丙二醇一己醚、丙二醇一苯醚或丙二醇一苄醚。

步骤(1)中优选的，所述的C1-C4醇是直链或支链醇。进一步优选的，所述的C1-C4醇溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇之一或其组合。

步骤(1)中优选的，所述溶剂的加入总量按重量比八水合氧氯化锆:溶剂=100:400~900的比例。

本发明步骤（2）所述的有机聚锆为聚乙酰丙酮合锆、聚乙酰乙酸乙酯合锆或聚醇醚合锆。用于氧化锆纤维生产。

另一方面，步骤(2)中得到的有机聚锆前驱体中，还可以再加入相稳定剂直接得到含相稳定剂的有机聚锆前驱体，用于氧化锆纤维生产；也可以在步骤(1)中直接加入相稳定剂得到含相稳定剂的有机聚锆前驱体。