[发明专利]采用氧氯化锆制备高稳定性聚醋酸氧锆溶胶和高品质氧化锆晶体纤维的方法

权利要求书

1.一种高稳定性聚醋酸氧锆溶胶制备方法，包括步骤如下：

①将氧氯化锆溶于无水甲醇中，搅拌至充分溶解，形成氧氯化锆的甲醇溶液；按氧氯化锆与醋酸盐的摩尔比为1:1.6-2.0的比例，取醋酸盐溶于无水甲醇中，形成醋酸盐的甲醇溶液；

②在室温和搅拌的条件下，将醋酸盐的甲醇溶液滴加至氧氯化锆的甲醇溶液中，有白色沉淀产生并放热；待反应体系冷却至0℃～10℃，真空抽滤、分离去除沉淀，获得聚醋酸氧锆前驱体的溶液；

③按摩尔比Y₂O₃：(Y₂O₃+ZrO₂)＝5.7～8mol％的比例掺入钇盐，在32～45℃减压浓缩，直至获得粘度为10～50Pa·s的聚醋酸氧锆前驱体溶胶纺丝液。

2.如权利要求1所述的高稳定性聚醋酸氧锆溶胶的制备方法，其特征在于步骤①中，将100g氧氯化锆溶于100～200ml无水甲醇中，按氧氯化锆与醋酸盐的摩尔比为1:1.6～2的比例，取醋酸盐溶于150～300ml无水甲醇中。

3.如权利要求1所述的高稳定性聚醋酸氧锆溶胶的制备方法，其特征在于步骤①中所述醋酸盐为醋酸钾或醋酸钠。

4.如权利要求1所述的高稳定性聚醋酸氧锆溶胶的制备方法，其特征在于步骤③中钇盐为六水硝酸钇或六水氯化钇。

5.一种高品质氧化锆晶体纤维的制备方法，包括权利要求1的聚醋酸氧锆前驱体溶胶的制备、离心甩丝、压力解析、热处理，步骤如下：

(1)采用权利要求1的方法制备聚醋酸氧锆前驱体溶胶纺丝液

(2)离心甩丝

采用离心甩丝法进行高速离心纺丝，工艺条件为：温度10～40℃，离心机转速为10000～40000r/min，甩丝孔线速度为30～50m/s，甩丝孔径为0.2～0.5mm，将纺丝液从甩丝孔高速甩出，获得聚醋酸氧锆前驱体纤维；

(3)压力解析

将聚醋酸氧锆前驱体纤维置于预热至90～130℃的压力容器中，通入气氛后压力控制在2～20个大气压，加热升温，使温度为120～210℃，进行解析处理。处理时间为5min～4h，使得前驱体纤维中的配体醋酸解析出来；

解析处理结束后，排放富集醋酸的蒸汽使压力容器内的温度降至80～100℃，将纤维继续放置于容器内干燥5～30min，然后取出进行后续热处理；

(4)热处理

将压力解析处理后的纤维置于烧结炉内进行中高温热处理，在蒸汽存在下，以0.5～3℃/min的升温速率升温至500～700℃，使聚醋酸氧化锆前驱体发生充分解析并结晶转化为氧化锆晶体纤维；以3～6℃/min的升温速率升温至1200～1600℃，并保温1～3h进行烧结，得氧化锆晶体纤维。

6.如权利要求5所述的高品质氧化锆晶体纤维的方法，其特征在于步骤(2)中高速离心纺丝，工艺条件为：温度为10～20℃，离心机转速为10000～20000r/min，甩丝孔线速度为30～40m/s，甩丝孔径为0.2～0.3mm。

7.如权利要求5所述的高品质氧化锆晶体纤维的方法，其特征在于步骤(3)所述的气氛为水蒸汽和乙醇蒸汽的混合气体。

8.如权利要求5所述的高品质氧化锆晶体纤维的方法，其特征在于，步骤(4)所述的蒸汽为水蒸汽。

9.如权利要求5所述的氧氯化锆-甲醇体系制备氧化锆晶体纤维的方法，其特征在于步骤(3)中通入气氛后压力控制在9～15个大气压，加热升温使温度为170～200℃，进行解析处理，处理时间为5～10min。

10.如权利要求5所述的氧氯化锆-甲醇体系制备氧化锆晶体纤维的方法，其特征在于步骤(3)中通入气氛后压力控制在2～4个大气压，加热升温使温度为120～145℃，进行解析处理，处理时间为30～60min。