[發明專利]擬薄水鋁石膠溶靜電紡絲制備超細氧化鋁纖維的方法有效

申請號：	201310284148.8	申請日：	2013-07-08
公開（公告）號：	CN103469366A	公開（公告）日：	2013-12-25
發明（設計）人：	李中軍;曹國喜;趙治華;李壯;申小清;張建平;要紅昌;劉焦萍;王建設;張秀全;李寧;李宗耀;徐才華;徐柳	申請（專利權）人：	河南煤業化工集團研究院有限責任公司;鄭州大學
主分類號：	D01F9/08	分類號：	D01F9/08;D01F1/10
代理公司：	鄭州中原專利事務所有限公司 41109	代理人：	范之敏
地址：	450046 河南省鄭州市鄭***	國省代碼：	河南;41
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摘要：
搜索關鍵詞：	擬薄水鋁石膠溶靜電紡絲制備氧化鋁纖維方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及無機氧化物納米纖維的制備，具體為采用擬薄水鋁石膠溶靜電紡絲制備超細氧化鋁纖維，屬纖維材料技術領域。?

背景技術

氧化鋁纖維屬于多晶陶瓷纖維，其主要成分是Al₂O₃，其它添加成分有SiO₂、MgO、B₂O₃和ZrO₂等。作為高性能無機纖維，氧化鋁纖維除具有高模量、高強度、耐高溫及抗高溫氧化性等突出優點外，還具有熱導率和熱膨脹系數小、抗熱震和電絕緣性好及表面活性優越、易與樹脂及陶瓷和金屬基體復合等特點，因此可廣泛應用于高溫絕熱材料和復合材料增強劑，在航空、航天、軍工及高科技領域有廣闊的應用和發展前景。?

目前國外氧化鋁纖維的生產制備方法主要包括淤漿法、預聚合法、卜內門法和溶膠-凝膠法等，由這些方法制得的代表性產品依次為美國杜邦公司的FP系列、日本住友化學公司的Altex系列、英國帝國化學公司的Saffil系列及美國3M公司的Nexte1系列等（參見：宇航材料工藝,1999,(6),6及化工新型材料，2002,30(4),17）。國內氧化鋁纖維的制備主要采用膠體工藝法，代表性產品有浙江歐詩漫晶體纖維有限公司和中鋼集團洛陽耐火材料研究院生產的95氧化鋁纖維（參見：合成技術及應用，2010,25(4),31）。采用上述工藝方法生產制得的氧化鋁纖維是由微納米Al₂O₃顆粒組成，纖維直徑在微米級，在一定程度上影響了氧化鋁纖維的應用效果，且制約了其應用領域。?

[0004]?與微米級氧化鋁纖維相比，超細氧化鋁纖維具有精細的結構、高的比表面和孔隙率、極好的表面活性和柔韌性及優良的吸附性、過濾性和保溫性（參見：Nanotechnology.?2006,17:?R89–R106?和Ceram?Inter.?2011,?37:?2329–2333），這些優異的特性，不僅使超細氧化鋁纖維具有一般微米級氧化鋁纖維的用途外，還會使其在應用中表現出更優異的性能，同時還會拓寬其應用范圍，尤其是在復合材料增強、高溫過濾、高溫密封及催化材料等領域顯示出獨特的優勢。?

靜電紡絲是目前制備超細纖維的最有效技術之一，該技術最初被用于制備聚合物納米纖維（參見：Compos.Sci.Technol.2003,63.2223）,?之后逐漸發展為制備陶瓷/金屬氧化物微納米結構纖維，并日益受到重視。到目前為止，許多直徑在幾十納米到幾百納米的無機纖維已通過靜電紡絲技術制備出來（參見：合成纖維，2010,39(3),5及合成纖維，2012,41(7),8）。?

靜電紡絲技術制備氧化鋁纖維的基本過程包括：首先制得紡絲膠液，一般是由含鋁化合物或其水解和聚合后得到的鋁溶膠與高分子及其它助劑混合而成；然后在合適的靜電場下，利用電場力逐漸拉伸紡絲液并通過拉伸過程中溶劑的揮發形成固態前驅凝膠纖維，最后在適當的煅燒條件下熱處理前驅纖維，除去其中的有機成分和殘留溶劑得到目標纖維。其中紡絲膠液的制備是該技術的關鍵，也是研究的熱點。?

目前，用于制備紡絲膠液的鋁化合物原料可分為兩大類：一是無機鋁鹽，包括硝酸鋁、氯化鋁、醋酸鋁及堿式氯化鋁等；二是有機鋁化合物，包括異丙醇鋁、乙酰丙酮鋁、仲丁醇鋁等。制備紡絲膠液所用高分子紡絲助劑主要有聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙烯醇（PVA）、聚氧化乙烯（PEO）等。就含鋁靜電紡絲膠液制備而言，目前主要有如下體系和制備途徑：（1）氯化鋁、醋酸鋁等無機鋁鹽的水溶液直接與高分子紡絲助劑水溶液混配（參見：Textile?Res?J.?2011,?81:148–155及Ceram?Int.?2011,?37:?2329–2333）；（2）乙酰丙酮鋁溶于丙酮或二甲基甲酰胺中后與紡絲助劑的乙醇溶液混合（參見：J?Eur?Ceram?Soc,?2011,?31:?723–731及合成纖維，2011,?40(7)：14-17）；（3）AlCl₃水溶液中加入異丙醇鋁及無水乙醇后，催化水解-聚合制得溶膠，然后再加入紡絲助劑（參見：高等學?；瘜W學報，2011，32(3):?601-604）；（4）Al₂O₃或勃姆石納米粒子的水分散體系中加入紡絲助劑（參見：Chem?Eng?J,?2008,?145:?169–175及J?Appl?Polym?Sci,?2011,?121:?1774–1779）。?