一種以含棉布料為模板制備氧化鋯纖維布的簡單方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種以含棉布料為模板制備氧化鋯（3mol%氧化釔）纖維布的簡單方法，屬于陶瓷纖維材料制備【技術領域】，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；將含棉布料浸到上述溶液中浸泡10分鐘，然后取出并擰出多余的水分，并在50℃下干燥20小時。（2）把所述的浸泡、干燥后的布料放入隧道窯內(nèi)，快速加熱升溫到400-800℃，然后在大氣氣氛下緩慢加熱升溫到1200-1650℃并保溫0.5-1小時燒結。本發(fā)明工藝、設備簡單、能耗低、成本低、易于操作、便于實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說明】一種以含棉布料為模板制備氧化鋯纖維布的簡單方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明提供一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3 mol%氧化釔)纖維布的簡單方法，屬于陶瓷纖維材料制備【技術領域】。

【背景技術】
[0002]氧化鋯纖維布具有耐高溫、強度高、韌性好、孔隙率高、比表面積大、隔熱保溫等優(yōu)點，可作為高溫耐火保溫材料、有毒物質的吸附劑、催化劑載體、薄膜支撐體及化工填料等。傳統(tǒng)纖維布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，然后再利用紡絲或編織等技術制成纖維布制品。由于氧化鋯的熔點高達2700 °C，如果使用傳統(tǒng)的熔融法制備高純度的氧化鋯纖維布，則具有能耗高、設備復雜、成本高等缺點，這極大限制了高純度氧化鋯纖維布在高溫耐火保溫材料、催化劑載體、有毒物質吸附劑及薄膜支撐體等方面的應用。此外，國內(nèi)外用濕化學方法(主要是溶膠一凝膠法)制備氧化鋯纖維的工藝過程和設備復雜，成本高；如果紡織成布，成本會進一步提高，這嚴重阻礙了氧化鋯纖維布的廣泛應用和推廣。
[0003]另一方面，隨著我國經(jīng)濟的發(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，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，既能產(chǎn)生經(jīng)濟效益，還具有巨大的社會效益。本發(fā)明提供的是一種以含棉布料為模板制備氧化鋯纖維布的簡單方法。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)的氧化鋯纖維布的應用領域。如本發(fā)明生產(chǎn)的氧化鋯纖維布作為化工填料或一般的保溫材料(應用的環(huán)境溫度不超過1500°C)，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)的氧化鋯纖維布作為高溫(高于1800°C )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)氧化鋯纖維布的方法，除了具有廣闊的經(jīng)濟前景外，還具有巨大的社會效益。
[0004]本發(fā)明提供的是一種以含棉布料為模板制備氧化鋯纖(3mol%氧化釔)維布的簡單方法，該方法具有設備簡單、能耗低、成本低、便于操作等優(yōu)點，便于實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]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)?；a(chǎn)的氧化鋯(3 mol%氧化釔)纖維布，即ZrO2 (3% mo I Y2O3)纖維布的制備方法，其技術方案為:一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3 mol%氧化釔)纖維布簡單方法，其特征在于采用以下步驟:(I)把鋯鹽、硝酸釔、尿素、輔助劑溶解到蒸餾水中配制成溶液；將含棉布料浸到上述溶液中浸泡10分鐘，然后取出并擰出多余的水分，并在50°C下干燥20小時。(2)把所述的浸泡、干燥后的布料放入隧道窯內(nèi)，快速加熱升溫到400-800°C，然后在大氣氣氛下緩慢加熱升溫到1200-1650 °C并保溫0.5-1小時燒結。
[0006]所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3 mol%氧化釔)纖維布的簡單方法，其特征在于步驟(I)中所述的鋯鹽主要是硝酸鋯、硝酸氧鋯、氧氯化鋯中的一種。
[0007]所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3 mol%氧化釔)纖維布的簡單方法，其特征在于步驟(I)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。
[0008]所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3 mol%氧化釔)纖維布的簡單方法，其特征在于步驟(I)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量的廣5 %。
[0009]所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3 mol%氧化釔)纖維布的簡單方法，其特征在于步驟(I)中的含棉布料是指布料中棉纖維的質量百分含量為80-90 %，滌綸纖維的質量百分含量為5-15%,氨纟侖纖維的質量百分含量為5-10 %。
[0010]所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3 mol%氧化釔)纖維布的簡單方法，其特征在于步驟(I)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。
[0011]所述的一種簡單的氧化鋁(3 mol%氧化釔)纖維布的制備方法，其特征在于步驟
(2)中的快速加熱升溫是指升溫速度為20-50 0C /min。
[0012]所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3 mol%氧化釔)纖維布的簡單方法，步驟(2)中的緩慢加熱升溫是指升溫速度為0.Γ1.0 V /min。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點:
1.本發(fā)明提供的是一種制備氧化鋯(3mol%氧化釔)纖維布的濕化學方法，無需把原始配料加熱到高溫并使其熔融，也沒有成絲和織布等工藝過程，因此工藝簡單，操作安全，能耗低，總成本低，且易于實現(xiàn)工業(yè)化；
2.本發(fā)明所制備的氧化鋯(3mol%氧化釔)纖維布和所述的作為模板的布料具有完全相同的紋理結構，氧化鋯纖維布的形狀、尺寸以及纖維的長度與直徑等，主要取決于含棉布料的形狀、尺寸以及布料中的纖維長度與直徑等。因此，本發(fā)明所制備的氧化鋯纖維布的形狀、尺寸以及纖維的長度與直徑等能根據(jù)實際需要而靈活控制；
3.本發(fā)明所提供的氧化鋯(3mol%氧化釔)纖維布的制備方法中，可用洗滌干凈的廢舊含棉布料或再生含棉布料為模板，實現(xiàn)廢舊布料的回收利用，具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

【具體實施方式】
[0014]實施例1
把氯氧化鋯、硝酸釔、尿素與聚乙烯醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Zr4+和尿素的濃度分別是0.3 mol/L、0.018 mol/L和0.5 mol/L。其中，聚乙烯醇的添加量是尿素質量的1%。將新的含棉布料(棉含量80wt%，滌綸10 wt%，氨綸10 wt%)放入到溶液中浸泡10分鐘，取出并擰出多余的水分。在50°C下干燥20小時后，把所述的浸泡、干燥后的布料置于隧道窯內(nèi)，用20 °C/min的速度加熱到400 °C，然后在以0.1 °C /min的速度加熱升溫到1650 °C并保溫0.5小時燒結；冷卻后即可制備出出氧化鋯(3 mol%氧化釔)纖維布。
[0015]實施例2
把硝酸氧鋯、硝酸釔、尿素與聚乙二醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Zr4+、Y3+和尿素的濃度分別是0.6 mol/L、0.036 mol/L和1.2 mol/L。其中，聚乙二醇的添加量是尿素質量的2 %。將新的含棉布料(棉含量87wt%，滌綸5 wt%，氨綸8 wt%)放入到溶液中浸泡10分鐘，取出并擰出多余的水分。在50°C下干燥20小時后，把所述的浸泡、干燥后的布料置于隧道窯內(nèi)，用30 V /min的速度加熱到600 °C，然后以I V /min的速度加熱升溫到1200 °C并保溫I小時燒結；冷卻后即可制備出出氧化鋯(3mol%氧化釔)纖維布。
[0016]實施例3
把氯氧化鋯、、硝酸釔、尿素與聚丙二醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Zr4+、Y3+和尿素的濃度分別是0.8 mol/L、0.048 mol/L和2 mol/L。其中，聚丙二醇的添加量是尿素質量的3%。將再生含棉布料(棉含量90 wt%，滌綸5 wt%，氨綸5 wt%)放入到溶液中浸泡10分鐘，然后取出并擰出多余的水分。在50°C下干燥20小時后，把所述的浸泡、干燥后的布料置于隧道窯內(nèi)，用40 °C/min的速度加熱到500 °C，然后以0.3 °C /min的速度加熱升溫到1600 °C并保溫0.5小時燒結；冷卻后即可制備出出氧化鋯(3mol%氧化釔)纖維布。
[0017]實施例4
把硝酸鋯、硝酸釔、尿素與聚乙烯醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Zr4+、Y3+和尿素的濃度分別是0.5 mol/L,0.03和1.0 mol/L。其中，聚乙烯醇的添加量是尿素質量的5%。將再生含棉布料(棉含量86wt%，滌綸6 wt%，氨綸8 wt%)放入到溶液中浸泡10分鐘，然后取出并擰出多余的水分。在50°C下干燥20小時后，把所述的浸泡、干燥后的布料置于隧道窯內(nèi)，用50 °C/min的速度加熱到450 °C，然后以0.7 °C /min的速度加熱升溫到1400 °C并保溫0.5小時燒結；冷卻后即可制備出出氧化鋯(3mol%氧化釔)纖維布。
[0018]實施例5
把硝酸氧鋯、硝酸釔、尿素、與聚乙二醇(輔助劑)溶解到蒸餾水中配制成溶液，控制Zr4+、Y3+和尿素的濃度分別是0.7 mol/L、0.042 mol/L和2.0mol/L。其中，聚乙二醇的添加量是尿素質量的3.5 %。將廢舊含棉布料(棉含量83wt%，滌綸9 wt%，氨綸8 wt%)放入到溶液中浸泡10分鐘，然后取出并擰出多余的水分。在50°C下干燥20小時后，把所述的浸泡、干燥后的布料置于隧道窯內(nèi)，用40 °C/min的速度加熱到600 °C，然后以I °C/min的速度加熱升溫到1500 °C并保溫0.5小時燒結；冷卻后即可制備出出氧化鋯(3mol%氧化釔)纖維布。用廢舊布料做模板制備的氧化鋯纖維布可用于化工填料、耐火保溫材料(不高于1500°C )、催化劑載體、有毒物質的吸附劑、薄膜支撐體等。
【權利要求】
1.一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3 mol%氧化釔)纖維布簡單方法，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；將含棉布料浸到上述溶液中浸泡10分鐘，然后取出并擰出多余的水分，并在50°C下干燥20小時；(2)把所述的浸泡、干燥后的布料放入隧道窯內(nèi)，快速加熱升溫到400-800°C，然后在大氣氣氛下緩慢加熱升溫到1200-1650 °C并保溫0.5-1小時燒結。
2.如權利要求1所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3mol%氧化釔)纖維布的簡單方法，其特征在于:步驟(I)中所述的鋯鹽主要是硝酸鋯、硝酸氧鋯、氧氯化鋯中的一種。
3.如權利要求1所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3mol%氧化釔)纖維布的簡單方法，其特征在于步驟(I)中所述的溶液中Zr4+的濃度為0.3-0.8 mo I/L7Y3+的濃度是Zr4+的濃度的6 %，尿素的濃度為0.5-2.0 mol/L。
4.如權利要求1所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3mol%氧化釔)纖維布的簡單方法，其特征在于:步驟(I)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量的f 5 %。
5.如權利要求1所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3mol%氧化釔)纖維布的簡單方法，其特征在于:步驟(I)中的含棉布料是指布料中棉纖維的質量百分含量為80-90%，漆纟侖纖維的質量百分含量為5-15%,氨纟侖纖維的質量百分含量為5-10 %。
6.如權利要求1所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3mol%氧化釔)纖維布的簡單方法，其特征在于:步驟(I)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。
7.如權利要求1所述的一種簡單的氧化鋁(3mol%氧化釔)纖維布的制備方法，其特征在于:步驟(2)中的快速加熱升溫是指升溫速度為20-50 V /min。
8.如權利要求1所述的一種以含棉布料為模板制備氧化鋯(3mol%氧化釔)纖維布的簡單方法，其特征在于:步驟(2)中的緩慢加熱升溫是指升溫速度為0.Γ1.0 V /min。
【文檔編號】C04B35/622GK104341151SQ201410557187
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權日:2014年10月21日
【發(fā)明者】白佳海, 唐鈺棟, 李國昌 申請人:山東理工大學