一种柔性Y2Mo3O12/Al2O3高温隔热纳米纤维膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性Y2Mo3O

【技术实现步骤摘要】
一种柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜及其制备方法


[0001]本专利技术属新材料
，涉及一种柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]陶瓷纤维兼具陶瓷材料耐高温、抗氧化、耐机械振动性好的优点和纤维材料长径比大、连续性好、体积密度低的优点，是众多高温隔热领域不可替代的关键热防护材料。传统陶瓷纤维的直径普遍在微米数量级，其纤维间孔径较大、脆性大、热导率高，极大地限制了其在实际隔热领域中的应用。将微米陶瓷纤维的直径细化至纳米数量级时，可显著增大纤维材料的比表面积，并减小纤维间的孔径，有助于隔热性能的进一步提升。
[0003]根据普朗克定律可知，在高温状态下主要以辐射传热为主，而当前所制备的陶瓷纳米纤维材料在近红外及中红外波段的红外透过率较高，使其在高温条件下的热导率较高、隔热性能较差。因此，降低陶瓷纳米纤维的红外透过率是提升其高温隔热性能的有效途径。目前，科研人员主要通过在陶瓷纤维表面构筑高反射率涂层来降低材料的红外透过率，如Thin Solid Films 520 (2012) 2651
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2655中报道了利用溶剂热法在莫来石纤维表面构筑TiO2涂层、Ceramics International 43 (2017) 14183
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14191中报道了利用水热法在氧化锆纤维表面构筑CeO2涂层、Ceramics International 46 (2020) 3400/>‑
3405中报道了在氧化锆纤维表面构筑TiO2涂层。上述方法虽然在一定程度上提升了材料对红外辐射线的反射能力，然而陶瓷纤维搭接处被涂层粘连在一起，使得纤维间的固体热传导增加，导致陶瓷纤维材料的隔热性能未能有效提升。此外，由于涂层与陶瓷纤维基体间缺乏有效粘结作用力，使得涂层易脱落、结构不稳定，限制了其在实际应用中的长效服役性。
[0004]
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜及其制备方法，解决了现有陶瓷纤维材料红外透过性较高、高温热导率较大的不足，显著提高了陶瓷纤维材料对红外辐射线的反射和吸收能力，制备出兼具气固热导率低与红外透过性低的陶瓷纳米纤维隔热材料。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜，其特征在于，制备原料包括钇盐、钼盐、催化剂、聚合氯化铝和溶剂。
[0007]以上柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜的制备方法，包括如下步骤：（1）配制前驱体溶液，前驱体溶液包括钇盐、钼盐、催化剂、聚合氯化铝和溶剂；（2）将前驱体溶液采用静电纺丝技术制备成前驱体纳米纤维；（3）将前驱体纤维先在惰性气氛下煅烧，然后在空气气氛下进行低温热氧化处理得到柔性Y2Mo3O
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/Al2O3纳米纤维膜。
[0008]作为优选的技术方案：如上所述的一种柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜的制备方法，步骤（1）中所述前驱体溶液配制的过程为：将钇盐、钼盐和催化剂加入到溶剂中搅拌30~90min，然后加入聚合氯化铝搅拌混合30~120min，获得前驱体溶液。
[0009]如上所述的一种柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜的制备方法，步骤（1）中所述前驱体溶液中钇盐与钼盐摩尔比为1:1.5；钇盐与催化剂摩尔比为1:0.01~0.05；钇盐与聚合氯化铝的摩尔比为1:0.3~1；钇盐、钼盐、聚合氯化铝的总质量与溶剂的比例为10g:10~75mL；所述前驱体溶液的动力粘度为0.3~15Pa
·
s、电导率为0.3~76mS/m。
[0010]如上所述的一种柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜的制备方法，所述钇盐为六水合硝酸钇、六水合氯化钇或八水合硫酸钇中的一种；所述钼盐为钼酸铵、乙酰丙酮钼或磷钼酸水合物中的一种；所述催化剂为盐酸、硝酸、乙酸或乙二酸中的一种；所述溶剂为水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、正丙醇、异丙醇、苯甲醇、N,N
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二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中的一种或几种。
[0011]如上所述的一种柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜的制备方法，步骤（2）中所述静电纺丝的工艺参数为：在纺丝环境温度10~55℃及相对湿度10~70%的条件下，将前驱体溶液以0.1~20mL/h的流速进行灌注，并将喷丝头连接在0~65kV的高压电源进行纺丝，接收装置与喷丝头之间的距离为5~45cm；所述接收装置为金属滚筒或平板。
[0012]如上所述的一种柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜的制备方法，步骤（3）中所述煅烧的工艺参数为：在惰性气氛下，温度从室温逐步升至500~950℃，升温速度为0.5~10℃/min，且在最高煅烧温度下保持30~600min，所述惰性气氛为氮气、氦气或氩气；然后在空气气氛200~360℃下进行低温热氧化处理60~360min。
[0013]如上所述的柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜，柔性Y2Mo3O
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/Al2O3纤维膜中Y2Mo3O
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与Al2O3相均匀分散于纤维基体中，使得Y2Mo3O
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/Al2O3纳米纤维兼具低气固热导率和高红外遮蔽性能，柔性Y2Mo3O
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/Al2O3纳米纤维膜在近红外波段内平均红外反射率为≥92.5%，100~1200℃范围内的导热系数为0.025~0.124W/(m
·
K)。
[0014]如上所述的柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜，柔性Y2Mo3O
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/Al2O3纳米纤维膜的纤维平均直径为20~580nm，相对标准偏差为0.1~9%，内部平均晶粒尺寸为5~40nm，柔性Y2Mo3O
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/Al2O3纳米纤维膜的柔软度为10~100mN。纤维直径较小，单纤维的柔软性较好；相对偏差值越小，纤维直径的分布均匀性越好；平均晶粒尺寸越小，单纤维的力学性能越高，纤维膜的柔性越好。
[0015]专利技术原理：本专利技术第一步将钇盐、钼盐和催化剂加入到溶剂中搅拌均匀，钇盐和钼盐在搅拌作用下释放出游离钇离子与钼离子，金属离子在催化剂的作用下避免了快速水解产生金属氢氧化物沉淀，同时部分金属氢氧化物间缓慢发生缩合反应，进而形成金属氢氧化物胶粒和胶团。然后，将聚合氯化铝加入到溶液中搅拌均匀，聚合氯化铝在催化剂的作用下发生水解缩聚反应，逐渐形成Al
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O
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Al长链结构，链间逐渐产生缠结形成聚合环链本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜，其特征在于，制备原料包括钇盐、钼盐、催化剂、聚合氯化铝和溶剂。2.权利要求1所述的柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）配制前驱体溶液，前驱体溶液包括钇盐、钼盐、催化剂、聚合氯化铝和溶剂；（2）将前驱体溶液采用静电纺丝技术制备成前驱体纳米纤维；（3）将前驱体纳米纤维先在惰性气氛下煅烧，然后在空气气氛下进行低温热氧化处理得到柔性Y2Mo3O
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/Al2O3纳米纤维膜。3.根据权利要求2所述的柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述前驱体溶液配制的过程为：将钇盐、钼盐和催化剂加入到溶剂中搅拌30~90min，然后加入聚合氯化铝搅拌混合30~120min，获得前驱体溶液。4.根据权利要求2所述的柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述前驱体溶液中钇盐与钼盐摩尔比为1:1.5；钇盐与催化剂摩尔比为1:0.01~0.05；钇盐与聚合氯化铝的摩尔比为1:0.3~1；钇盐、钼盐、聚合氯化铝的总质量与溶剂的比例为10g:10~75mL；所述前驱体溶液的动力粘度为0.3~15Pa
·
s、电导率为0.3~76mS/m。5.根据权利要求4所述的柔性Y2Mo3O
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/Al2O3高温隔热纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述钇盐为六水合硝酸钇、六水合氯化钇或八水合硫酸钇中的一种；所述钼盐为钼酸铵、乙酰丙酮钼或磷钼酸水合物中的一种；所述催化剂为盐酸、硝酸、乙酸或乙二酸中的一种；所述溶剂为水、甲醇、乙醇、乙二...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅秋霞，单浩如，张伟，刘其霞，季涛，高强，张瑜，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：