[發(fā)明專利]一種制備氧化鋯纖維磚的簡單方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410557194.5
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104311006A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白佳海;唐鈺棟;杜慶洋
• 申請（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種制備氧化鋯（3?mol%氧化釔）纖維磚的簡單方法，屬于陶瓷纖維材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氧化鋯纖維磚具有耐高溫、強(qiáng)度高、韌性好、孔隙率高、比表面積大、隔熱保溫等優(yōu)點(diǎn)，可作為高溫耐火保溫材料、有毒物質(zhì)的吸附劑、催化劑載體、薄膜支撐體及化工填料等。傳統(tǒng)纖維磚的制備方法是把原始配料加熱到高溫并使其熔融，用甩絲、拉絲等工藝制備纖維，然后再利用粘結(jié)、壓制、高溫?zé)Y(jié)等技術(shù)制備成纖維磚。由于氧化鋯的熔點(diǎn)高達(dá)2700?℃，如果使用傳統(tǒng)的熔融法制備高純度的氧化鋯纖維磚，則具有能耗高、設(shè)備復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)，這極大限制了高純度氧化鋯纖維磚在高溫耐火保溫材料、催化劑載體、有毒物質(zhì)吸附劑及薄膜支撐體等方面的應(yīng)用。此外，國內(nèi)外用濕化學(xué)方法（主要是溶膠—凝膠法）制備氧化鋯纖維的工藝過程和設(shè)備復(fù)雜，成本高；如果進(jìn)一步粘結(jié)、壓制、燒結(jié)成磚，成本會(huì)進(jìn)一步提高，這嚴(yán)重阻礙了氧化鋯纖維磚的廣泛應(yīng)用和推廣。

另一方面，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口數(shù)量的增多，紡織品的消耗量迅速增加，大量廢舊紡織品被作為垃圾掩埋、焚燒、既造成了資源的浪費(fèi)，也造成了環(huán)境污染。因此，開發(fā)對廢舊紡織品的有效利用技術(shù)，既能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，還具有巨大的社會(huì)效益。本發(fā)明提供的是一種簡單的氧化鋯（3?mol%氧化釔）纖維磚的制備方法，。該方法可用新含棉布料為模板，但更具有意義是可直接用洗滌干凈的廢舊含棉布料作為模板，也可使用再生的含棉布料作為模板。具體選擇那一種含棉布料作為模板，取決于所生產(chǎn)的氧化鋯纖維磚的應(yīng)用領(lǐng)域。如本發(fā)明生產(chǎn)的氧化鋯纖維磚作為化工填料或一般的保溫材料（應(yīng)用的環(huán)境溫度不超過1500℃），可直接采用洗滌干凈的廢舊含棉布料為模板；如本發(fā)明生產(chǎn)的氧化鋯纖維磚作為高溫（高于1800℃）耐火保溫材料，則需選用新的含棉布料或高純度的再生含棉布料作為模板。因此，本發(fā)明提供的以含棉布料為模板生產(chǎn)氧化鋯纖維磚的方法，除了具有廣闊的經(jīng)濟(jì)前景外，還具有巨大的社會(huì)效益。

本發(fā)明提供的是一種以含棉布料為模板制備氧化鋯（3mol%氧化釔）纖維磚的簡單方法，該方法具有設(shè)備簡單、能耗低、成本低、便于操作等優(yōu)點(diǎn)，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、操作方便，能耗低、成本低、可規(guī)模化生產(chǎn)的氧化鋯（3?mol%氧化釔）纖維磚，即ZrO₂（3%?mol?Y₂O₃）纖維磚的制備方法，其技術(shù)方案為：?

一種制備氧化鋯（3?mol%氧化釔）纖維磚的簡單方法，其特征在于采用以下步驟：（1）把鋯鹽、硝酸釔、尿素、輔助劑溶解到蒸餾水中配制成溶液；（2）把含棉布料縫制成磚形；（3）將所述的磚形布料放入上述溶液中浸泡10分鐘；取出后進(jìn)行擠壓以排除多余的水分，再用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)一步吹出多余的水分，并在50℃下干燥20小時(shí)。（4）把所述的浸泡、干燥后的磚形布料放入隧道窯內(nèi)，快速加熱升溫到400-800℃，然后緩慢加熱升溫到1200-1650?℃并保溫0.5-1小時(shí)燒結(jié)。

所述的一種制備氧化鋯（3?mol%氧化釔）纖維磚的簡單方法，其特征在于步驟（1）中所述的鋯鹽主要是硝酸鋯、硝酸氧鋯、氧氯化鋯中的一種。

所述的一種制備氧化鋯（3?mol%氧化釔）纖維磚的簡單方法，其特征在于步驟（1）中所述的溶液中Zr⁴⁺的濃度為0.3-0.8?mol/L，Y³⁺的濃度是Zr⁴⁺的濃度的6%，尿素的濃度為0.5-2.0?mol/L。

所述的一種制備氧化鋯（3?mol%氧化釔）纖維磚的簡單方法，其特征在于步驟（1）中的輔助劑指的是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇中的一種；輔助劑的加入量是尿素質(zhì)量的1~5?%。

所述的一種簡單的氧化鋯（3?mol%氧化釔）纖維磚的制備方法，其特征在于步驟（2）中的含棉布料是指布料中棉纖維的質(zhì)量百分含量為80-90%，滌綸纖維的質(zhì)量百分含量為5-15%，氨綸纖維的質(zhì)量百分含量為5-10?%。

所述的一種制備氧化鋯（3?mol%氧化釔）纖維磚的簡單方法，其特征在于步驟（2）中的含棉布料可以是新的含棉布料，也可以是廢舊含棉布料，還可以是再生含棉布料。

所述的一種簡單的氧化鋁纖維磚的制備方法，其特征在于步驟（4）中的快速加熱升溫是指升溫速度為20-50?℃/min。

所述的一種制備氧化鋯（3?mol%氧化釔）纖維磚的簡單方法，步驟（4）中的緩慢加熱升溫是指升溫速度為0.1~1?℃/min。