一种耐火隔热碳化硅纳米纤维-蒙脱土陶瓷无纺布的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐火隔热碳化硅纳米纤维

【技术实现步骤摘要】
一种耐火隔热碳化硅纳米纤维
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蒙脱土陶瓷无纺布的制备方法


[0001]本专利技术属于特种无纺布及隔热材料制备
的一种纤维无纺布制备方法，具体涉及一种耐火隔热碳化硅纳米纤维
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蒙脱土陶瓷无纺布的制备方法。

技术介绍

[0002]陶瓷纤维隔热材料具有耐高温、低密度、低导热率、高强度等性能特点，是高性能热防护材料，能够有效阻隔热结构件表面或超高温部件的热量的传输，在先进飞行器如火箭、飞机、飞船等发动机的组件，汽车发动机组件，化工热交换器组件等高温领域有着广泛的应用前景。
[0003]因此，耐火隔热陶瓷纤维的研究受到研究人员的广泛关注。专利“一种陶瓷纤维隔热材料及其制备方法”(申请号：CN201210185038.1)将陶瓷纤维浸渍在硝酸铁、柠檬酸、乙二醇配成的溶胶中，取出烘干后再经热处理得到了一种包覆有高近红外反射颜料层的陶瓷隔热材料。专利“一种高强度陶瓷纤维隔热材料及其制备方法与流程”(申请号：ZLCN201811612217.2)通过往陶瓷纤维浆料中添加醋酸盐，并使用金属夹板固定塑形、烘箱烘干获得了一种陶瓷纤维隔热材料。专利“一种高红外反射率陶瓷纤维隔热材料及其制备方法”(申请号：CN201510348149.3)首先把陶瓷纤维置于含钛化合物溶液中进行预处理，再和含有钾、钛原料和结合剂的混合溶液一并混合制成浆料，脱水烘干制成了高红外反射率陶瓷纤维隔热材料。专利“一种含陶瓷纤维的复合隔热材料及其制备方法”(申请号：CN202010750317.2)采用陶瓷纤维棉、纳米二氧化钛、硅树脂、无机结合剂、絮凝剂、分散剂等原料制备出了一种含陶瓷纤维复合隔热材料。专利“一种掺杂改性的陶瓷纤维的隔热材料及其制备方法”(申请号：CN201510998084.7)专利技术了一种通过往Al2O3纤维中掺杂ZrO2纤维和六钛酸钾晶须并和粘合剂一同烧结得到一种掺杂改性的陶瓷纤维的隔热材料的方法。专利“一种陶瓷纤维复合气凝胶隔热材料以及制备方法”(专利号：CN202110131600.1)先将至少三种陶瓷纤维与硅源、硼源、去离子水混合得到陶瓷纤维浆料厚脱水制得陶瓷基体，再与气凝胶材料通过五步复合法得到了一种陶瓷纤维复合气凝胶隔热材料。
[0004]但上述陶瓷纤维存在力学性能较差，在外力的作用下非常容易碎裂，而且裂纹的出现会严重影响隔热效果。为了克服其力学性能差的问题，目前主要通过加入一定量的胶黏剂，纤维在搭接处形成较强的粘结，增加陶瓷纤维的力学强度和隔热性能。

技术实现思路

[0005]为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提出了一种耐火隔热碳化硅纳米纤维
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蒙脱土陶瓷无纺布的制备方法。本专利技术先将SiC纳米纤维和蒙脱土在分散液中机械搅拌分散均匀，获得SiC纳米纤维
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蒙脱土悬浮液浆料，采用手抄纸纸帘过滤浆料，然后在过滤的湿膜上盖上一块平板，并倒转，让纸帘置于上层，揭去纸帘，烘干得到干的SiC纳米纤维
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蒙脱土薄膜，然后在薄膜的表面刷涂一层蒙脱土浆料，再烘干，得到素坯。素坯置于石墨纸上，在高温
气氛烧结炉中，素坯经高温烧结，获得碳化硅纳米纤维
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蒙脱土陶瓷无纺布。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]步骤(1)SiC纳米纤维和蒙脱土分散：将一定量的SiC纳米纤维和蒙脱土放入分散液中【形成纤维分散液悬浮体系】搅拌分散均匀后得到SiC纳米纤维
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蒙脱土悬浮液浆料，分散液可以是水、乙酸乙酯、乙醇或正己烷等；
[0008]步骤(2)手抄纸过滤、烘干：【如图2所示，】采用手抄纸工艺将步骤(1)得到的悬浮液浆料过滤，并烘干得到干的SiC纳米纤维
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蒙脱土薄膜；
[0009]步骤(3)SiC纳米纤维
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蒙脱土膜素坯制备：在步骤(2)得到的已烘干的SiC纳米纤维
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蒙脱土薄膜的表面刷涂一层蒙脱土浆料，再烘干，得到烘干素坯；
[0010]步骤(4)烧结：将步骤(3)得到的烘干素坯从【手抄纸过滤、烘干的】平板上揭去，并转移置于石墨纸上，在高温气氛烧结炉中，经高温烧结，获得碳化硅纳米纤维
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蒙脱土陶瓷无纺布。
[0011]所述步骤(1)中，SiC纳米纤维和蒙脱土的质量比为1：0.1
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1，SiC纳米纤维和蒙脱土的总质量与分散液之间的质量比为1：(2000
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20000)。【进行机械搅拌使SiC纳米纤维和蒙脱土在分散液中分散均匀，形成悬浮液。】
[0012]所述的步骤(2)中，具体是将悬浮液浆料经过【抄纸框中的】抄纸帘过滤，在抄纸帘上表面获得一层SiC纳米纤维
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蒙脱土膜，然后在抄纸帘上表面盖上一块陶瓷平板，【使用重物将平板压平，】再将抄纸帘、SiC纳米纤维
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蒙脱土膜和板的整体进行颠倒，使得抄纸帘位于SiC纳米纤维
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蒙脱土膜上面，揭去抄纸帘烘干得到位于平板上的干的SiC纳米纤维
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蒙脱土薄膜。
[0013]所述步骤(2)中，盖上平板后，通过在平板上放置重物施加重量压平薄膜。
[0014]所述步骤(3)中，蒙脱土浆料为质量百分比为1
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5％的蒙脱土水悬浮液。
[0015]所述步骤(4)中，高温烧结的温度为800
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1200℃。
[0016]所述步骤(4)中，烧结气氛为氮气、氩气。
[0017]本专利技术将蒙脱土纳米片状晶体引入SiC纳米纤维构筑的三维交织膜中，蒙脱土在高温下形成的液相实现交织SiC纳米纤维间的粘结，同时片状蒙脱土封闭了纳米纤维的三维通孔，构筑了大量封闭孔，提升了隔热效果。该无纺布不仅隔热、耐火、耐高温，而且具有一定的柔性，在新型高温隔热耐火服装领域具有重要的应用前景。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]本专利技术使用分散液作为分散剂，蒙脱土作为粘结剂，设备简洁，原料获取方便，工艺流程简单，操作方便，易实现规模产业化制备。制备过程中将蒙脱土纳米片状晶体引入SiC纳米纤维构筑的三维交织膜中，蒙脱土在高温下形成的液相实现交织SiC纳米纤维间的粘结，同时片状蒙脱土封闭了纳米纤维的三维通孔，构筑了大量封闭孔，提升了隔热效果。
[0020]本专利技术制备的SiC纳米纤维
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蒙脱土陶瓷无纺布实现了SiC纳米纤维之间的粘结，又构筑了大量封闭孔，使得该无纺布不仅隔热、耐火、耐高温，而且具有一定的柔性，而且可以根据需求调整所制作的无纺布的面积、形状、厚度等，在新型高温隔热耐火服装领域具有重要的应用前景。
附图说明
[0021]图1为实施例1中耐火隔热SiC纳米纤维无纺布的制备工艺流程图。
[0022]图2为实施例1中手抄纸过滤工艺示意图。
[0023]图3为实施例2中无纺布的宏观形貌数码照片图。
[0024]图4为实施例3中无纺布扫描电镜图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐火隔热碳化硅纳米纤维
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蒙脱土陶瓷无纺布的制备方法，其特征在于：方法包括以下步骤：步骤(1)SiC纳米纤维和蒙脱土分散：将一定量的SiC纳米纤维和蒙脱土放入分散液中搅拌分散均匀后得到SiC纳米纤维
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蒙脱土悬浮液浆料；步骤(2)手抄纸过滤、烘干：采用手抄纸工艺将步骤(1)得到的悬浮液浆料过滤，并烘干得到干的SiC纳米纤维
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蒙脱土薄膜；步骤(3)SiC纳米纤维
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蒙脱土膜素坯制备：在步骤(2)得到的已烘干的SiC纳米纤维
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蒙脱土薄膜的表面刷涂一层蒙脱土浆料，再烘干，得到烘干素坯；步骤(4)烧结：将步骤(3)得到的烘干素坯从平板上揭去，并转移置于石墨纸上，在高温气氛烧结炉中，经高温烧结，获得碳化硅纳米纤维
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蒙脱土陶瓷无纺布。2.根据权利要求1所述的一种耐火隔热碳化硅纳米纤维
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蒙脱土陶瓷无纺布的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，分散液是水、乙酸乙酯、乙醇和正己烷其中之一，SiC纳米纤维和蒙脱土的质量比为1：0.1
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1，SiC纳米纤维和蒙脱土的总质量与分散液之间的质量比为1：(2000
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20000)。3.根据权利要求1所述的一种耐火隔热碳化硅纳米纤维
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈建军，陶吉雨，李浩林，郑旭鹏，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：