[发明专利]一种柔性耐高温SiO2

说明书

一种柔性耐高温SiO₂陶瓷纳米纤维膜的制备方法，涉及材料制备工艺。1)PVA粉末与水配制高分子聚合物溶液作为纺丝助剂；2)将聚合物溶液与硅溶胶混合并搅拌均匀得到SiO₂前驱体可纺溶胶；3)采用静电纺丝，将SiO₂前驱体可纺溶胶进行纺丝获得PVA/SiO₂复合纳米纤维膜，去除静电后煅烧，去除有机成分，得SiO₂陶瓷纳米纤维膜；4)配制疏水改性剂对SiO₂陶瓷纳米纤维膜进行处理，置于烘箱中干燥去除溶剂。工艺简单、制备周期短、成型性好，有陶瓷纤维构成三维的互穿网络结构，具有低导热系数，力学性能良好、质量轻、疏水性能好，有望应用于航天航空领域以及高温潮湿环境，实现高效隔热。

技术领域

本发明涉及材料制备工艺，尤其是涉及一种柔性耐高温SiO₂陶瓷纳米纤维膜的制备方法。

背景技术

近年来，随着航天航空领域对飞行器速度的要求越来越快，对具有良好机械柔软性、轻质高效的隔热材料的研发引起各个行业广泛的关注，同时对隔热材料的高温机械稳定性、力学性能等都有更高的要求。无机材料具有耐高温、耐腐蚀、绝缘性好等优点，在高超速飞行器上作为高温隔热材料有着一定的应用优势。SiO₂是一种在自然界中广泛分布的无毒、无味、无污染的无机非金属材料，具有耐温性好、耐腐蚀性优异、导热系数好、绝缘性好、化学性能稳定等特点，在众多领域均得到广泛应用。

但相对于金属与高分子材料，大部分陶瓷材料在外加载荷作用下，直接发生脆性断裂，这种无机材料所具有的脆性大、力学性能差、不易折弯等缺陷严重限制其在实际中的使用。为不使陶瓷材料的脆性影响材料的性能以及材料应用的深度和广度，如何改善陶瓷材料的脆性乃至于研制出具有柔性的可弯曲不脆裂的陶瓷一直是陶瓷材料研究工作者的研究重点之一。

采用这种方法制备的二氧化硅纳米纤维陶瓷膜，其纤维直径下降至纳米级，赋予材料柔性。而纳米材料独特的大孔隙率和较大比表面积，使得材料拥有更低的导热系数。同时，通过对其表面的疏水改性也赋予SiO₂陶瓷纳米纤维膜应用于高温潮湿环境的前景。

发明内容

本发明的目的是提供可解决航天航空领域现有陶瓷隔热材料脆性大、不易安装维修、不适用于高工作温度等缺陷的一种柔性耐高温SiO₂陶瓷纳米纤维膜的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)配制纺丝助剂：PVA粉末与水配制高分子聚合物溶液作为纺丝助剂；

2)配制SiO₂前驱体可纺溶胶：将步骤1)中高分子聚合物溶液与硅溶胶混合并搅拌均匀得到具有电纺丝性能的SiO₂前驱体可纺溶胶；

3)制备SiO₂陶瓷纳米纤维膜：采用静电纺丝技术，将步骤2)的SiO₂前驱体可纺溶胶进行纺丝获得PVA/SiO₂复合纳米纤维膜，置于烘箱中去除静电后，置于箱式炉中煅烧，去除有机成分，得SiO₂陶瓷纳米纤维膜；

4)制备具有疏水性能的SiO₂陶瓷纳米纤维膜：配制疏水改性剂对步骤3)中的SiO₂陶瓷纳米纤维膜进行疏水改性处理，最后干燥以去除溶剂，即得柔性耐高温SiO₂陶瓷纳米纤维膜。

在步骤1)中，所述PVA粉末可采用1788型，所述聚合物溶液的质量分数可为10％～12％，所述水可采用超纯水，所述配制高分子聚合物溶液可通过搅拌6～8h使PVA粉末完全溶解于水中。