[發明專利]纖維/ZrO2氣凝膠復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201110315844.1
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102503355A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 郭興忠;顏立清;楊輝
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C04B30/02
• 分類號: C04B30/02
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

1.纖維/ZrO₂氣凝膠復合材料的制備方法，其特征是包括以下步驟：

1)、增強體纖維的表面預處理：

將增強體纖維于100～200℃熱處理15～50min，冷卻至室溫后加入到纖維表面處理溶液中攪拌處理3～11h，

處理完畢后，過濾，得初次處理后纖維；將所述初次處理后纖維于100～300℃熱處理12～24h，冷卻至室溫后，得到表面預處理后纖維；

2)、于5～40℃的溫度，將鋯無機鹽溶于醇水溶劑，磁力攪拌；待鋯無機鹽溶解完全后，加入表面預處理后纖維，繼續攪拌40～160min；從而使表面預處理后纖維在體系中分散均勻，然后加入螯合劑，繼續攪拌30～120min；再加入干燥控制化學添加劑，繼續攪拌15～60min；加入環氧化物，繼續攪拌0～30min；得溶膠和纖維的復合體系；

所述鋯無機鹽∶環氧化物∶螯合劑∶干燥控制化學添加劑的摩爾比＝1∶4～16∶0.1～4∶0.1～4；

所述步驟1)中的增強體纖維占ZrO₂總質量的0.5～45％；所述ZrO₂總質量是指鋯無機鹽轉化成ZrO₂的理論產量；

3)、將所述溶膠和纖維的復合體系置于60～100℃中水浴6～14h，得水浴后濕凝膠；

4)、將水浴后濕凝膠置于40～70℃溫度下，陳化0.5～7d后，用無水乙醇進行清洗；再用表面修飾劑溶液浸泡2～5次，每次12～26h；最后用低表面張力溶劑浸泡2～5次，每次12～26h；

5)、干燥：

將步驟4)所得的凝膠選用以下任意一種方法進行干燥：

A、超臨界干燥法：干燥介質為甲醇、乙醇、二氧化碳、正丙醇或異丙醇；

B、一次常壓干燥法：直接在35～70℃溫度下24～50h；

C、分步常壓干燥法：先在65～80℃干燥1～3h，降溫至40～55℃干燥8～14h，再升溫至60～70℃，保溫3～6h，最后升溫至100～120℃，保溫4～8h；

6)、將步驟5)干燥后的所得物于400～700℃溫度下熱處理3～8h，得纖維/ZrO₂氣凝膠復合材料。

2.根據權利要求1所述的纖維/ZrO₂氣凝膠復合材料的制備方法，其特征是：所述步驟1)中的纖維表面處理溶液由交聯劑和溶劑組成；

所述增強體纖維∶交聯劑∶溶劑的質量比＝1∶0.01～10∶10～120；

所述交聯劑為交聯劑KH550、交聯劑KH560、交聯劑KH570、交聯劑KH792、交聯劑DL602和交聯劑DL171中的至少一種；

所述溶劑為無水乙醇或者為乙醇的體積濃度≥60％的乙醇水溶液。

3.根據權利要求2所述的纖維/ZrO₂氣凝膠復合材料的制備方法，其特征是：所述增強體纖維的直徑為2～30μm，長徑比為100～1500；

所述增強體纖維為玻璃纖維、石英纖維、氧化鋯纖維、玄武巖纖維、高硅氧纖維、硅酸鋁纖維和莫來石纖維中的至少一種。

4.根據權利要求3所述的纖維/ZrO₂氣凝膠復合材料的制備方法，其特征是所述步驟2)中：

鋯無機鹽與醇水溶劑的用量比是0.2～0.3mol鋯無機鹽/L醇水溶劑；

所述鋯無機鹽為硝酸氧鋯；

所述螯合劑為醋酸或乙酰丙酮；

所述干燥控制化學添加劑為二甲基甲酰胺或甲酰胺；

所述環氧化物為環氧丙烷。

5.根據權利要求4所述的纖維/ZrO₂氣凝膠復合材料的制備方法，其特征是所述步驟4)中：

表面修飾劑溶液由表面修飾劑和溶劑組成，表面修飾劑在表面修飾劑溶液的體積濃度為10～20％，所述表面修飾劑為正硅酸乙酯；溶劑為乙醇；

低表面張力溶劑為正己烷。