[发明专利]一种氧化铝-氧化锆气凝胶复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化铝‑氧化锆气凝胶复合材料的制备方法，包括：(1)将含有醇溶剂的氧化锆溶胶浇注入含有氧化铝纤维的模具中，密封，室温下使其凝胶化，并在70～80℃的水浴条件下进行老化24～48h，干燥，获得醇凝胶/氧化铝/氧化锆纤维复合体；(2)将醇凝胶/氧化铝/氧化锆纤维复合体放入超临界干燥器内，加入醇溶剂浸泡所述纤维复合体，在4～8℃条件下通入过量液态CO₂以除去醇溶剂和水，调节超临界干燥器内的温度和压力条件，温度为32～36℃，压力为7.5×10⁶～8.0×10⁶Pa，获得氧化铝‑氧化锆气凝胶复合材料。本发明中的方法制得的氧化铝‑氧化锆气凝胶复合材料因其具有纳米多孔网络结构，使得该复合材料具有较好的耐热性及较高的强度。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种氧化铝-氧化锆气凝胶复合材料的制备方法。

背景技术

气凝胶的孔径小于空气分子的平均自由程，因而在气凝胶孔内没有空气对流，气凝胶具有极高的孔隙率，固体所占体积比很低，使得气凝胶成为目前世界上热导率最低的固体材料。气凝胶的独特结构及低热导率、低密度的特性决定其最重要的应用之一是作为超级隔热材料。

目前研究和应用比较广泛的是氧化硅体系的气凝胶材料，但是氧化硅气凝胶高温热稳定性不足，最高使用温度一般不超过800℃，因而难以在更高使用温度环境下应用。因此，寻求耐更高温度的气凝胶材料仍然研究热点之一。在众多的气凝胶中，Al₂O₃气凝胶不仅具有一般气凝胶的各种性质，而且还具有一些其他特性，主要体现在Al₂O₃气凝胶的微观结构由无定形态和多晶形态共同组成，具有较好的耐高温和热稳定性，但是在1000℃时氧化铝会发生α-Al₂O₃相变会导致体积收缩，破坏其纳米孔结构为了克服氧化铝气凝胶的高温烧结以及相变引起的比表面积下降、孔结构塌陷破坏等一系列问题。

为此，有必要针对上述问题，提出一种氧化铝-氧化锆气凝胶复合材料的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化铝-氧化锆气凝胶复合材料的制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种氧化铝-氧化锆气凝胶复合材料的制备方法，包括：(1)将含有醇溶剂的氧化锆溶胶浇注入含有氧化铝纤维的模具中，密封，室温下使其凝胶化，并在70～80℃的水浴条件下进行老化24～48h，干燥，获得醇凝胶/氧化铝/氧化锆纤维复合体；(2)将醇凝胶/氧化铝/氧化锆纤维复合体放入超临界干燥器内，加入醇溶剂浸泡所述纤维复合体，在4～8℃条件下通入过量液态CO₂以除去醇溶剂和水，调节超临界干燥器内的温度和压力条件，温度为32～36℃，压力为7.5×10⁶～8.0×10⁶Pa，获得氧化铝-氧化锆气凝胶复合材料。

优选的，所述氧化锆溶胶的制备方法包括：将锆盐、醇溶剂、去离子水按照物质的量比为0.1～1：1～10：5～15混合，磁力搅拌24h，静置一段时间，获得氧化锆溶胶。

优选的，所述氧化铝纤维的制备方法包括：取一定量的结晶氯化铝，加入去离子水，混合均匀，获得氯化铝溶液；将铝粉按n(AlCl₃·6H₂O)/n(Al)＝1:2～1:4的比例加入所述氯化铝溶液中，搅拌，同时在80～100℃的恒温水浴中加热回流10～20h，得到胶体母液；将所述胶体母液中加入成纤助剂，搅拌均匀并在40～100℃恒温浓缩一定时间，氧化铝溶胶；将所述氧化铝溶胶室温下成纤并干燥，得到氧化铝凝胶纤维；将所述氧化铝凝胶纤维在1200～1400℃条件下热处理，获得氧化铝纤维。

优选的，所述锆盐为八水氧氯化锆或二硝酸氧化锆。