[發明專利]一種增強氧化鋁柔性纖維性能的方法

有效

• 申請號: 201910308904.3
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110241616B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 井良霄;郭文勇;范宗忠
• 申請（專利權）人: 山東東珩膠體材料有限公司
• 主分類號: D06M11/79
• 分類號: D06M11/79;D06M15/564;D06M13/513;D06M13/148;D06M15/61;D06M13/188;D06M15/55;D06M15/333
• 代理公司: 廣州文衡知識產權代理事務所(普通合伙) 44535
• 代理人: 李麗

本發明提供一種增強氧化鋁柔性纖維性能的方法，包括以下步驟：(1)原位合成納米SiO₂薄膜：在硅源和催化劑的作用下在氧化鋁柔性纖維表面快速水解縮合形成SiO₂納米粒子；(2)對步驟(1)所得氧化鋁柔性纖維進行熱處理和表面粗糙處理；(3)對經步驟(2)處理的氧化鋁柔性纖維進行高分子覆膜和熱固化處理。本發明方法可以提高纖維的強度，且在高溫下保持良好的氧化鋁柔性纖維的力學性能；同時還可以修補制備過程中出現的微裂紋，進一步增加纖維力學性能。

技術領域

本發明屬于纖維材料技術領域，具體涉及一種增強氧化鋁柔性纖維性能的方法。

技術背景

氧化鋁柔性纖維屬于高性能無機纖維，主要成分是三氧化二鋁(A1₂O₃)，還含有一定量的添加劑，如二氧化硅、氧化硼、氧化鐵、氧化鋯和氧化鎂等，其具體形式有短切纖維、柔性纖維和晶須等。

氧化鋁柔性纖維除具有耐高溫、高強度的特點之外，還具有耐腐蝕性強、抗熱震性好、絕熱性能好、體積小、重量輕及耐機械震動等特點，是一種綜合性能優良的工程材，可作為陶瓷、金屬、塑料等的增強組份，在工業及航空、航天領域中有著重要的作用。氧化鋁纖維的強度大、熔點高，在大氣中可用到1400℃以上仍保持完整的纖維形態，同時具有抗沖擊性、可繞性等特點，在用于耐燒蝕隔熱功能復合材料方面具有得天獨厚的優勢，氧化鋁具有極低的熱傳導率，氧化鋁纖維被認為是極好的高溫隔熱材料，大量使用在耐火及高精尖領域。但是由于氧化鋁纖維本身為礦物纖維，國內生產的氧化鋁纖維因為紡絲、燒結等工藝不過關，極易產生纖維表面有機械損傷或者龜裂的情況，使得纖維無法滿足后續處理時的攪拌、打碎等工藝要求。

申請號為201010597725.5的發明專利提供了一種柔性氧化鋁陶瓷纖維及其制備方法，使用靜電紡絲法制備出柔性氧化鋁陶瓷纖維，所得氧化鋁陶瓷纖維的直徑為400～600nm，由粒徑20～30nm的納米顆粒組成；Al₂O₃含量97.0％，SiO₂含量3.0％。申請號為201210257851.5的發明專利公開了一種柔性γ-Al₂O₃纖維膜及其制備方法，采用溶膠-凝膠法與靜電紡絲技術相結合的方法用氯化鋁、異丙醇鋁和無水乙醇、酒石酸、聚乙烯吡咯烷酮配制溶膠紡絲液，制得氧化鋁凝膠纖維膜，將凝膠纖維膜煅燒后得到γ-Al₂O₃纖維膜。所得氧化鋁纖維膜柔韌性好，不易斷裂，力學性能優異，可加工性強。

但是，現有制備方法在制備過程中，由于凝膠紡絲設備及燒結過程中會出現微裂縫，影響氧化鋁柔性纖維的力學性能。并且當氧化鋁柔性纖維的使用溫度達到1350度以上時，氧化鋁柔性纖維的力學性能會出現下降，尤其是韌性出現明顯下降。

發明內容

本發明通過提供一種增強氧化鋁柔性纖維性能的方法，解決了上述問題。本發明采用二氧化硅原位聚合并與聚氨酯乳液在氧化鋁柔性纖維表面形成復合膜，該方法可以提高纖維的強度，且在高溫下保持良好的氧化鋁基陶瓷纖維的力學性能。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種增強氧化鋁柔性纖維性能的方法，包括以下步驟：

(1)原位合成納米SiO₂薄膜：在硅源和催化劑的作用下在氧化鋁柔性纖維表面快速水解縮合形成SiO₂納米粒子；

(2)對步驟(1)所得氧化鋁柔性纖維進行熱處理和表面粗糙處理；

(3)對經步驟(2)處理的氧化鋁柔性纖維進行高分子覆膜和熱固化處理。

優選的，所述硅源為正硅酸乙酯、硅溶膠或硅分散液中的一種，所述催化劑為L-精氨酸、氨水或KH-550中的一種。

優選的，步驟(1)中所述原位合成納米SiO₂薄膜的具體方法，包括以下步驟：