【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纤维质隔热材料，尤其涉及一种电场辅助制备有序结构莫来石纤维质隔热材料的方法。
技术介绍
1、针对传统陶瓷颗粒气凝胶的脆性问题，利用一维柔性纤维作为基体，可构建性能优异的陶瓷纤维质材料。陶瓷纤维质材料以其低密度、低导热率、优异的化学稳定性和热稳定性而闻名，显示出作为高温隔热材料的良好潜力。然而，如何在三维宏观尺度上组装一维纤维，并且不牺牲其力学和热性能，对于制备轻质、高力学性能和优异高温隔热材料至关重要。纤维混乱分布构成的无序结构和纤维膜层层堆叠构成的拟有序结构是目前最常见的纤维质材料的两种结构。除此之外纤维还可以构建高度有序的结构，具有足够机械稳固性、灵活性和优异耐高温性能的有序结构陶瓷纤维质材料是应对极端环境下有效隔热的首要保障。然而，由于制备上困难，目前对纤维构建有序结构的方法和性能研究较少。
2、以往关于陶瓷纤维质材料成型方法包括真空抽滤、溶胶凝胶、冷冻注模、纺丝等制备的材料均为无序或拟有序结构，上述方法无法制备出纤维取向高度有序的材料。电场诱导不仅能获得高度取向排列的纤维质材料，且对材料本身的要求不高，许多材料都被证实能在电场中取向排列。因此电场是潜在制备有序结构纤维质材料的有效方法，然而对于电中性的陶瓷纤维来说，往往需要很高的电压才能使纤维旋转，这将增大能耗和危险系数。
技术实现思路
1、针对有序结构陶瓷纤维质材料制备困难的问题，本专利技术提供了一种电场辅助制备有序结构莫来石纤维质隔热材料的方法。
2、一种电场辅助制备有序结构莫来石纤
3、步骤1、配置浆料：
4、将短切莫来石纤维分散到由去离子水、硅溶胶组成的混合溶液中，搅拌一定时间使其充分混合均匀，形成浆料；
5、步骤2、带电场制品池的搭建和施加电场：
6、步骤2-1、确定施加电场参数：
7、确定施加电场的电源电压和电场强度，其中电源电压范围为50～90v，电场强度范围为5000～9000v/m；
8、步骤2-2、带电场制品池的搭建：
9、用材料组装制品池，制品池为上表面敞口的长方形槽体；将两块电极片固定在制品池内侧的两个平行侧面上，再将导线连接在电极片顶端；所述两块电极片之间的距离依据电源电压和电场强度确定；
10、步骤2-3、施加电场：
11、把浆料倒入制品池中并搅拌一定时间，将两根导线分别连接电源，对浆料施加电场一定时间，确保全部纤维均在电场中完成旋转，之后关闭电源；
12、步骤3、压制成型：
13、在制品池上部放上带孔压片，将压片下压，然后将多余的浆料吸出，得到湿坯；
14、步骤4、冷冻和冷冻干燥：
15、将制品池放入冷阱中保证浆料完全上冻，随后将制品池放入冷冻干燥机中冷冻干燥，得到固态生坯。
16、进一步的，所述步骤1中，莫来石纤维的直径为1～6μm，长度为100～500μm；莫来石纤维、硅溶胶和去离子水的重量比为0.01～0.02：0.05：1。
17、进一步的，所述步骤1中，硅溶胶的具体制备方法为：首先将正硅酸乙酯倒入容器中，加入无水乙醇，然后加入去离子水和少许盐酸水溶液形成混合液，将混合液放入50℃的水浴中保温1h，得到硅溶胶；所述的盐酸水溶液的浓度为0.2mol/l；所述的正硅酸乙酯与去离子水的摩尔比为1:4；所述的正硅酸乙酯与无水乙醇的摩尔比为1:(4～8)；所述的正硅酸乙酯与盐酸水溶液中的氯化氢的摩尔比为1:(7.5×10-4～15×10-4)。
18、进一步的，所述步骤2-2中两块电极片之间的距离为0.95～1.05cm。
19、进一步的，所述步骤2-3中电场施加时间大于5min。
20、进一步的，所述步骤2-2中的制品池的长度为7.9～8.1cm，宽度为1.1～1.3cm，高为7.9～8.1cm；电极片的长度为7.9～8.1cm，高为9.9～10.1cm，厚度为0.9～1.1mm，制品池的体积为63～65cm3。
21、进一步的，所述步骤2-2中的电极片为石墨电极片。
22、进一步的，所述步骤2-1中的电源为直流电源。
23、进一步的，所述步骤3中的压片为带孔的厚度为0.9～1.1mm的亚克力板。
24、进一步的，所述步骤4中冷冻和冷冻干燥的具体流程为：将制品池放入冷阱中，在零下40℃～零下50℃条件下冷冻6～8h，保证浆料完全上冻；随后将制品池放入冷冻干燥机中，在零下40℃～零下50℃和真空度为20pa～70pa的条件下冷冻干燥3～5天，保证生坯中的冰晶全部升华，获得固态生坯。
25、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
26、本专利技术在纤维悬浮液中引入电场诱导纤维取向，实现了对一维莫来石纤维排列方向的控制。
27、本专利技术设计的制品池，不需要使用高电压电源，在低电压条件(50～90v)下就可得到高电场强度(5000～9000v/m)，节能且安全性更高。
28、本专利技术构建有序结构的莫来石纤维质隔热材料，有效提高了材料的力学性能。
29、本专利技术制备的有序结构莫来石纤维质材料具有低密度(0.04～0.08g/cm3)、低热导率0.032w/(m·k)～0.037w/(m·k)。
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1.一种电场辅助制备有序结构莫来石纤维质隔热材料的方法，其特征在于，是按以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的电场辅助制备有序结构莫来石纤维质隔热材料的方法，其特征在于，所述步骤1中，莫来石纤维的直径为1～6μm，长度为100～500μm；莫来石纤维、硅溶胶和去离子水的重量比为0.01～0.02：0.05：1。
3.根据权利要求1所述的电场辅助制备有序结构莫来石纤维质隔热材料的方法，其特征在于，所述步骤1中，硅溶胶的具体制备方法为：首先将正硅酸乙酯倒入容器中，加入无水乙醇，然后加入去离子水和少许盐酸水溶液形成混合液，将混合液放入50℃的水浴中保温1h，得到硅溶胶；所述的盐酸水溶液的浓度为0.2mol/L；所述的正硅酸乙酯与去离子水的摩尔比为1:4；所述的正硅酸乙酯与无水乙醇的摩尔比为1:(4～8)；所述的正硅酸乙酯与盐酸水溶液中的氯化氢的摩尔比为1:(7.5×10-4～15×10-4)。
4.根据权利要求1所述的电场辅助制备有序结构莫来石纤维质隔热材料的方法，其特征在于，所述步骤2-2中两块电极片之间的距离为0.95～1.05cm。
...【技术特征摘要】
1.一种电场辅助制备有序结构莫来石纤维质隔热材料的方法，其特征在于，是按以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的电场辅助制备有序结构莫来石纤维质隔热材料的方法，其特征在于，所述步骤1中，莫来石纤维的直径为1～6μm，长度为100～500μm；莫来石纤维、硅溶胶和去离子水的重量比为0.01～0.02：0.05：1。
3.根据权利要求1所述的电场辅助制备有序结构莫来石纤维质隔热材料的方法，其特征在于，所述步骤1中，硅溶胶的具体制备方法为：首先将正硅酸乙酯倒入容器中，加入无水乙醇，然后加入去离子水和少许盐酸水溶液形成混合液，将混合液放入50℃的水浴中保温1h，得到硅溶胶；所述的盐酸水溶液的浓度为0.2mol/l；所述的正硅酸乙酯与去离子水的摩尔比为1:4；所述的正硅酸乙酯与无水乙醇的摩尔比为1:(4～8)；所述的正硅酸乙酯与盐酸水溶液中的氯化氢的摩尔比为1:(7.5×10-4～15×10-4)。
4.根据权利要求1所述的电场辅助制备有序结构莫来石纤维质隔热材料的方法，其特征在于，所述步骤2-2中两块电极片之间的距离为0.95～1.05cm。
5.根据权利要求1所述的电场辅助制备有序结构莫来石纤维质隔热材料的方法，其特征在于，所述步骤2-3中电场施加时间大于5mi...
【专利技术属性】
技术研发人员：何飞，李文洁，姜云聪，穆宇文，李明伟，赫晓东，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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