[发明专利]一种陶瓷纤维材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种陶瓷纤维材料的制备方法，其包括如下步骤：S1、利用静电纺丝的方法制备纳米纤维丝；S2、将所述纳米纤维丝在惰性气氛中进行煅烧后，得到初级纤维丝；S3、将步骤S2得到的产物分散到含有铝盐和硅源的混合溶液中，加入增稠剂，得到二次凝胶；S4、将所述二次凝胶经过机械抽丝或挤压成丝后，在惰性气氛中进行煅烧，得到所述陶瓷纤维材料。本发明有益效果：本发明利用溶胶‑凝胶法的特点将性质稳定、价格低廉的碳基材料引入到功能陶瓷纤维材料中，不仅增强陶瓷纤维的耐磨强度，而且降低材料重量和生产成本。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷纤维材料的制备方法，属于纤维材料技术领域。

背景技术

科技的发展对材料的高强、高模、耐高温、抗磨损等性能提出了更高的要求，常规的材料已不能完全适应现代技术的需求，新型复合化已成为材料发展的必然趋势之一。特别是在众多高精尖的生产领域中研磨打光工序特别重要，这离不开新型耐磨功能陶瓷纤维材料的运用。目前耐磨型陶瓷纤维材料的相关专利文献较少，市场上的主要产品主要为国外进口，价格昂贵。因此，进一步设计发明新的制备方法和生产工艺已经成为一种非常急迫的工作。陶瓷纤维材料一般由氧化物原料熔融纺丝而成，耗能大，工艺复杂，而且常常因为材料难于熔融而无法纺制成纤维。溶胶凝胶工艺的应用可以有效弥补熔融法的不足，它是制备复合材料的湿化学方法中新兴的一种方法，一般指金属有机或无机化合物先经过溶液—溶胶—凝胶后固化，再经过后续高温热处理而形成的氧化物或其他化合物固体陶瓷纤维的方法。虽然溶胶-凝胶技术在新型功能陶瓷材料开发中得到广泛的应用，但如何将溶胶-凝胶法用制备耐磨型陶瓷纤维则仍然是一个挑战，特别是高温热处理工艺对陶瓷纤维的性能影响显著，急需要开发出一种新的思路。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷纤维材料的制备方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种陶瓷纤维材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1、利用静电纺丝的方法制备纳米纤维丝；

S2、将所述纳米纤维丝在惰性气氛中进行煅烧后，得到初级纤维丝；

S3、将步骤S2得到的产物分散到含有铝盐和硅源的混合溶液中，加入增稠剂，得到二次凝胶；

S4、将所述二次凝胶经过机械抽丝或挤压成丝后，在惰性气氛中进行煅烧，得到所述陶瓷纤维材料。

作为优选方案，所述纳米纤维丝的制备方法为：将碳基材料前驱物在超声的条件下分散于水中，加入金属盐和水溶性高分子化合物，超声分散均匀，得到静电纺丝液；

将所述静电纺丝液进行静电纺丝，得到纳米纤维丝；

其中，控制纺丝电压为18kV，喷丝距离为5cm。

作为优选方案，所述碳基材料前驱物选自预氧化石墨、预氧化碳纳米管、预氧化炭黑中的至少一种；所述水溶性增稠高分子化合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚二烯丙基二甲基氯化铵中的至少一种；所述金属盐为醋酸锌、醋酸钙、醋酸镁、醋酸钡中的至少一种。

作为优选方案，步骤S2中所述的煅烧分为两个阶段，在第一阶段的煅烧温度为100～300℃，煅烧至产物变黑后升温，第二阶段的煅烧温度为500～800℃，时间为4小时，整个煅烧过程中升温速率为20℃/分钟。

作为优选方案，所述铝盐选自氯化铝、醋酸铝、硝酸铝、硫酸铝中的一种或两种；所述硅源为硅酸钠；所述增稠剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺中的一种或两种。

作为优选方案，步骤S4中所述的煅烧分为两个阶段，在第一阶段的煅烧温度为200-400℃，煅烧至表面失去光泽后升温，第二阶段的煅烧温度为800-1200℃，时间为4小时，整个煅烧过程中升温速率为30℃/分钟。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：