[发明专利]一种耐超高温千米级连续氧化锆晶体纤维的制备方法

摘要

本发明涉及一种耐超高温千米级连续氧化锆晶体纤维的制备方法。该方法包括聚乙酰丙酮合锆前驱体的制备、纺丝液的配制、干法纺丝、压力解析和热处理，是以氧氯化锆、乙酰丙酮、三乙胺为原料制备聚乙酰丙酮合锆前驱体，该前驱体与稳定剂按比例溶于甲醇中，经蒸发浓缩获得10～100Pa·s的纺丝液；该纺丝液经过干法纺丝获得聚乙酰丙酮合锆前驱体连续纤维；将该前驱体纤维于压力容器中，通入气氛后控制压力、加热升温解析处理，使得前驱体纤维中的配体乙酰丙酮解析出来，纤维干燥后取出，进行中高温热处理，烧结得到单丝连续长度达数千米的连续氧化锆晶体纤维，作为耐超高温隔热材料。

主权项

一种耐超高温千米级连续氧化锆晶体纤维的制备方法，包括如下步骤： (1)、聚乙酰丙酮合锆前驱体的制备 ①按氧氯化锆：无水乙醇＝100g：640～800g的比例，称取氧氯化锆原料溶于无水乙醇中，加入乙酰丙酮搅拌1～2小时；再加入三乙胺‑乙醇混合溶液，搅拌反应1～4小时，得含有聚乙酰丙酮合锆的溶液； 其中，氧氯化锆：乙酰丙酮：三乙胺＝1:1.8～2.0:1.9～2.5摩尔比，三乙胺‑乙醇混合溶液中三乙胺：乙醇＝35～45:100体积比； ②将含有聚乙酰丙酮合锆的溶液经减压浓缩除去溶剂乙醇，得粉末，按照氧氯化锆：丙酮＝100g:300～800mL的比例加入丙酮，溶解可溶物，压滤除去不溶的盐酸三乙胺白色沉淀，所得滤液通过减压浓缩回收丙酮，直至获得干的粉末，即得聚乙酰丙酮合锆前驱体； (2)、纺丝液的配制 将聚乙酰丙酮合锆前驱体溶于无水甲醇中，按照氧化钇：(氧化锆+氧化钇)＝5.7～8mol％的比例加入钇盐，搅拌形成溶液，通过蒸发溶剂的方法浓缩，直至获得粘度10～100Pa·s的透明、均匀、稳定的前驱体纺丝液，所述粘度在20℃时测量； (3)、干法纺丝 将前驱体纺丝液移入纺丝装置中的液料罐中，真空脱泡5～10min，在温度10～40℃、相对湿度20～80％条件下，用钢瓶氮气或计量泵的方式对纺丝液加压0.5～2.5MPa，使其从孔径为0.03～0.20mm的纺丝板孔喷出，经多级牵伸和收丝，得直径10～40μm的聚乙酰丙酮合锆前驱体连续纤维； (4)、压力解析 将前驱体连续纤维置于预热至90～130℃的压力容器中，通入气氛后压力控制在2～15个大气压，加热升温，使温度为120～200℃，进行解析处理，处理时间为5min～4h，使得前驱体纤维中的配体乙酰丙酮解析出来；解析处理结束后，排放富集乙酰丙酮的蒸汽使压力容器内的温度降至80～100℃，将压力解析后的纤维继续放置于容器内干燥5～30min，然后取出进行热处理； (5)、热处理 将步骤(4)压力解析处理后的纤维置于烧结炉内进行热处理，在蒸汽存在下，以0.5～3℃/min的升温速率升温至500～800℃，使聚乙酰丙酮合锆前驱体发生充分解析并结晶转化为连续氧化锆晶体纤维；以3～6℃/min的升温速率升温至1800～2200℃，并保温1～3h进行烧结，获得直径为5～20μm的连续氧化锆晶体纤维。