[发明专利]一种碳化硅纳米纤维耐火纸的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅纳米纤维耐火纸的制备方法。本发明先将超长SiC纳米纤维在水中分散，使用搅拌机进行机械搅拌，使纤维在水中分散均匀，制得粗SiC纳米纤维悬浮液浆料，通过过滤方式得到精制纤维浆料，过滤得到的滤渣团聚体可再次放入水中分散，循环利用，采用抄纸框将SiC纳米纤维浆料进行过滤做出纸膜，然后将得到的纸膜放到热平板上烘干和压平，以确保耐火纸平整，待纸膜烘干后，采用刮刀将耐火纸与热平板分离，就得到碳化硅纳米纤维耐火纸。本发明工艺流程简单，易实现规模产业化制备；制备的SiC纳米纤维耐火纸由超长纳米纤维三维立体交织而成，不仅耐火、耐高温，而且具有一定的柔性，可弯曲，可折叠。

技术领域

本发明属于特种纤维及纸材料制备技术领域，具体涉及一种碳化硅纳米纤维耐火纸的制备方法。

背景技术

近年来，纳米纤维纸由于在新能源、复合材料、航空航天、催化、环境治理等工业领域有着广泛应用前景，引起了众多研究人员的极大关注。目前，研究人员已经制备出了具有不同功能的纤维纸，如：具有良好导电性能且应用在超级电容器的碳纤维纸，在电池隔膜方面应用的氧化锆纤维纸，具有耐温隔热性能的硅酸铝纤维纸等。

碳化硅纳米纤维具有优异的性能，如高弯曲强度、高抗蠕变性能、低的摩擦性能、耐磨、耐腐蚀和耐辐射等，常作为一种增韧材料，在高温器件、发动机、刀具、高温陶瓷等方面具有广泛的应用。碳化硅纳米纤维(薄膜)纸不仅具有纤维本身的优点，还有交织性好好耐火耐高温等优点，在高温气体过滤、高温催化、高温隔热、耐火及特种纸等领域具有广泛的应用前景。

因此，SiC纤维纸的研究受到研究人员的关注。专利“一种自支撑碳化硅纳米线纸及其制备方法”(申请号：CN201610566429.6)发明了一种在石墨基体上生长出一层灰绿色的纳米线层，将纳米线层从石墨基体上剥离，制得自支撑碳化硅纳米线纸的方法。专利“一种SiC纳米纤维纸的制备方法”(申请号：CN201410073604.9)通过对SiC纳米纤维分散悬浮液真空抽滤和干燥成型工艺过程，获得SiC纳米纤维纸。专利“一种制备碳化硅陶瓷纳米纤维膜的方法”(申请号：CN201210051221.2)首先利用有机硅先驱体静电纺丝技术制备陶瓷先驱体含硅聚合物的纳米纤维膜，然后对先驱体纳米纤维膜进行交联，高温热处理得到碳化硅纳米纤维膜。专利“一种碳化硅纳米纤维膜的制备方法”(申请号：CN201711460903.8)将碳化硅纳米纤维制膜液喷涂在多孔陶瓷基体上，经过恒温干燥后，将其浸没在金属氧化物溶胶中，然后通过负压抽吸使得基体孔道中充满溶胶溶液,将吸附溶胶的多孔陶瓷基体再次恒温干燥，最后通过程序升温烧结制得碳化硅纳米纤维膜。专利“碳化硅纳米纸传感器及其制作方法和应”(申请号：CN201310122742.7)采用两步法，先制备出碳化硅纳米纤维，然后利用丙酮辅助压缩后制得可以感知湿度的碳化硅纳米纸。Lin等(Hongjiao Lin,HejunLi,Qingliang Shen,et al.,Catalyst-free growth of high purity 3C-SiC nanowiresfilm on a graphite paper by sol-gel and ICVI carbothermal reduction[J].Materials Letters,2018,212:86-89.)以碳纤维毛毡和SiO₂溶胶凝胶为原料，使用一步法直接在高温下经碳热还原制备出SiC纳米线薄膜。

上述以有机硅为前驱体静电纺丝制备的多晶纤维，强度低，成本高；在陶瓷支撑体上制备，或采用真空抽滤制备的这些方法，过程复杂，难以实现工业化制备纳米纸。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种碳化硅纳米纤维耐火纸的制备方法，本发明提出以水为分散剂，先将超长SiC纳米纤维在水中分散，使用搅拌机进行机械搅拌，使纤维在水中分散均匀，制得粗SiC纳米纤维悬浮液浆料，通过过滤方式得到精制纤维浆料，过滤得到的滤渣团聚体可再次放入水中分散，循环利用，采用抄纸框将SiC纳米纤维浆料进行过滤做出纸膜，然后将得到的纸膜放到热平板上烘干和压平，以确保耐火纸平整，待纸膜烘干后，采用刮刀将耐火纸与热平板分离，就得到碳化硅纳米纤维耐火纸。