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1、10申请公布号CN101949073A43申请公布日20110119CN101949073ACN101949073A21申请号201010250232422申请日20100811D01F9/10200601D01F1/10200601D01D5/00200601D01D1/02200601D01D10/02200601D01D10/0020060171申请人中国人民解放军国防科学技术大学地址410073湖南省长沙市开福区砚瓦池正街137号72发明人王应德郑德钏王浩蓝新艳王军74专利代理机构长沙星耀专利事务所43205代理人赵静华54发明名称一种超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维的制备方法57摘。
2、要本发明公开了一种超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维的制备方法。包括以聚碳硅烷和锆酸四丁酯按质量比为1191，以二甲苯为溶剂，配制聚碳硅烷/锆酸四丁酯溶液进行静电纺丝，制得聚碳硅烷/锆酸四丁酯原纤维；将原纤维置于烘箱中，在空气下80120保温12030小时，得到聚碳硅烷/锆酸四丁酯熟化纤维；将熟化纤维进行空气预氧化、高温烧成，最终得到超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维。本发明以碳化硅为基体、表面层为氧化锆且沿径向含量递减，直径小、比表面积大；静电纺丝在室温下进行，条件温和、可纺性好。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图2页CN1019490。
3、76A1/1页21一种超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤（1）配制纺丝溶液以聚碳硅烷和锆酸四丁酯按质量比为1191，以二甲苯为溶剂，配制聚碳硅烷/锆酸四丁酯溶液，并用超声分散30分钟；（2）静电纺丝纺丝条件是针头内径为0515MM，电压为1230KV，收丝距离为1525CM，供料速率为1050L/MIN，铝箔收丝，制得聚碳硅烷/锆酸四丁酯原纤维；（3）熟化热处理将上述原纤维置于烘箱中，在空气下在80120保温30120小时，得到聚碳硅烷/锆酸四丁酯熟化纤维；（4）空气预氧化将上述熟化纤维置于氧化炉中，在氧化性气氛中按照1525/H升温，并在190220保温0。
4、515小时，冷却至室温后得到不熔化聚碳硅烷/锆酸四丁酯纤维；（5）高温烧成将上述不熔化纤维置于高纯氩气保护下的高温炉中，升温至12001450，并在该温度下保温1小时，得到超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维。2根据权利要求1所述的超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维的制备方法，其特征在于，所述聚碳硅烷是软化点为200220的固体。3根据权利要求1所述的超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维的制备方法，其特征在于，所述锆酸四丁酯是质量分数为8090的锆酸四丁酯的正丁醇溶液。4根据权利要求1所述的超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维的制备方法，其特征在于，所述聚碳硅烷与正丁醇和二甲苯的混合溶剂比为1114。
5、1G/ML。权利要求书CN101949073ACN101949076A1/4页3一种超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维的制备方法技术领域0001本发明涉及一种超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维的制备方法。背景技术0002TISHIKAWA,HYAMAOKA,YHARADA,TFUJIIANDTNAGASAWAAGENERALPROCESSFORINSITUFORMATIONOFFUNCTIONALSURFACELAYERSONCERAMICSJNATURE,2002,4166467公开了采用先驱体原位转化法，以聚碳硅烷为原料，与低分子添加物锆酸四丁酯合成先驱体，再经过熔融纺丝制得连续聚碳硅烷/。
6、锆酸四丁酯纤维，将该纤维置于空气中进行不熔化处理得到不熔化纤维，将不熔化纤维置于高温炉中惰性气氛保护下进行高温烧成，制得氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维。这种纤维具有高强度、高耐温性、高抗氧化性等优点；但是这种熔融纺丝法制备的纤维直径仍较大，尤其是采用熔融纺丝制备氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维，需要制备聚碳硅烷/锆酸四丁酯先驱体，其可纺性受锆酸四丁酯含量及其分散性等因素影响制约。此外，由于聚碳硅烷（软化点为200220）常温下为固体、锆酸四丁酯（沸点为310）常温下为液体，在制备先驱体时蒸馏过程也难于控制。发明内容0003本发明的目的在于提供一种超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维的制备方法。以实。
7、现制备出梯度分布纤维性能更好、直径达到超细水平，并具有吸收远红外的特性。0004本发明的技术方案是将聚碳硅烷和锆酸四丁酯共溶于二甲苯中，通过静电纺丝得到原纤维，然后经过熟化热处理、空气预氧化、高温烧成，最终得到超细氧化锆/碳化硅径向梯度纤维。纤维直径大小通过静电纺丝的工艺条件进行控制。0005本发明包括以下步骤（1）配制纺丝溶液以聚碳硅烷和锆酸四丁酯按质量比为1191，以二甲苯为溶剂，配制聚碳硅烷/锆酸四丁酯溶液，并用超声分散30分钟；（2）静电纺丝纺丝条件是针头内径为0515MM，电压为1230KV，收丝距离为1525CM，供料速率为1050L/MIN，铝箔收丝，制得聚碳硅烷/锆酸四丁酯原纤。
8、维；（3）熟化热处理将上述原纤维置于烘箱中，在空气下在80120保温30120小时，得到聚碳硅烷/锆酸四丁酯熟化纤维；（4）空气预氧化将上述熟化纤维置于氧化炉中，在氧化性气氛中按照1525/H升温，并在190220保温0515小时，冷却至室温后得到不熔化聚碳硅烷/锆酸四丁酯纤维；（5）高温烧成将上述不熔化纤维置于高纯氩气保护下的高温炉中，升温至12001450，并在该温度下保温1小时，得到超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维。0006所述聚碳硅烷是软化点为200220的固体。0007所述锆酸四丁酯是质量分数为8090的锆酸四丁酯的正丁醇溶液。说明书CN101949073ACN101949076A。
9、2/4页40008所述聚碳硅烷与正丁醇和二甲苯的混合溶剂比为11141G/ML。0009本发明采用二甲苯作溶剂，由于聚碳硅烷和锆酸四丁酯在二甲苯中的溶解性比较好，纺丝液的配制比较简单，且溶液的可纺性好；用静电纺丝取代了传统的熔融纺丝工艺，它打破了传统的涂层观念，在纤维制备的前期的先驱体引入低分子添加物，然后在后期的预氧化、烧成定型。纤维以碳化硅为基体、表面层为氧化锆且沿径向含量递减，直径小、比表面积大。附图说明0010图1为实施例1制备的超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维的扫描电镜照片；图2为实施例1制备的超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维表面的能谱测试位置图；图3为实施例1制备的超细氧化锆/。
10、碳化硅径向梯度分布纤维截面的能谱测试位置图。具体实施方式0011以下结合实施例对本发明作进一步说明。0012实施例1（1）配制纺丝溶液将聚碳硅烷固体（软化点为200220）和85锆酸四丁酯的正丁醇溶液按照聚碳硅烷与锆酸四丁酯的质量比为41共溶于二甲苯中，按聚碳硅烷和溶剂（二甲苯和正丁醇）比为111G/ML配制聚碳硅烷/锆酸四丁酯溶液，并用超声分散30分钟；（2）静电纺丝纺丝条件是针头内径为08MM，电压为15KV，收丝距离为20CM，供料速率为20L/MIN，铝箔收丝，制得聚碳硅烷/锆酸四丁酯原纤维；（3）熟化热处理将上述原纤维置于烘箱中，在空气下80保温120小时，得到聚碳硅烷/锆酸四丁酯熟。
11、化纤维；（4）空气预氧化将上述熟化纤维置于氧化炉中，在氧化性气氛中按照20/H升温，并在210保温1小时，冷却至室温后得到不熔化聚碳硅烷/锆酸四丁酯纤维；（5）高温烧成将上述不熔化纤维置于高纯氩气保护下的高温炉中，升温至1300，并在该温度下保温1小时，得到超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维。0013其超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维的扫描电镜照片如图1所示。0014从图1可以看出，纤维呈无纺布状态分布，表面平整。0015将图2中的测试位置1和2进行能谱分析，其元素组成分别列于表1和表2。说明书CN101949073ACN101949076A3/4页50016经能谱分析表明，纤维截面上的ZR。
12、含量比表面低。0017实施例2（1）配制纺丝溶液将聚碳硅烷固体（软化点为200220）和85锆酸四丁酯的正丁醇溶液按照聚碳硅烷与锆酸四丁酯的质量比为91共溶于二甲苯中，按聚碳硅烷和溶剂（二甲苯和正丁醇）比为131G/ML配制聚碳硅烷/锆酸四丁酯溶液，并用超声分散30分钟；（2）静电纺丝纺丝条件是针头内径为12MM，电压20KV，收丝距离为15CM，供料速率30L/MIN，铝箔收丝，制得聚碳硅烷/锆酸四丁酯原纤维；（3）熟化热处理将上述原纤维置于烘箱中，在空气下80保温120小时，得到聚碳硅烷/锆酸四丁酯熟化纤维；（4）空气预氧化将上述熟化纤维置于氧化炉中，在氧化性气氛中按照20/H升温，并在2。
13、10保温1小时，冷却至室温后得到不熔化聚碳硅烷/锆酸四丁酯纤维；（5）高温烧成将上述不熔化纤维置于高纯氩气保护下的高温炉中，升温至1300，并在该温度下保温1小时，得到超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维。0018实施例3（1）配制纺丝溶液将聚碳硅烷固体（软化点为200220）和85锆酸四丁酯的正丁醇溶液按照聚碳硅烷与锆酸四丁酯的质量比为151共溶于二甲苯中，按聚碳硅烷和溶剂（二甲苯和正丁醇）比为111G/ML配制聚碳硅烷/锆酸四丁酯溶液，并用超声分散30分钟；（2）静电纺丝纺丝条件是针头内径为08MM，电压25KV，收丝距离25CM，供料速率40L/MIN，铝箔收丝，制得聚碳硅烷/锆酸四丁酯原。
14、纤维；（3）熟化热处理将上述原纤维置于烘箱中，在空气下120保温80小时，得到聚碳硅烷/锆酸四丁酯熟化纤维；（4）空气预氧化将上述熟化纤维置于氧化炉中，在氧化性气氛中按照15/H升温，并在200保温15小时，冷却至室温后得到不熔化聚碳硅烷/锆酸四丁酯纤维；（5）高温烧成将上述不熔化纤维置于高纯氩气保护下的高温炉中，升温至1400，并在该温度下保温1小时，得到超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维。0019实施例4（1）配制纺丝溶液将聚碳硅烷固体（软化点为200220）和85锆酸四丁酯的正丁醇溶液按照聚碳硅烷与锆酸四丁酯的质量比为11共溶于二甲苯中，按聚碳硅烷和溶剂（二甲苯和正丁醇）比为141G/M。
15、L配制聚碳硅烷/锆酸四丁酯溶液，并用超声分散30分钟；（2）静电纺丝纺丝条件是针头内径为10MM，电压25KV，收丝距离25CM，供料速率说明书CN101949073ACN101949076A4/4页635L/MIN，铝箔收丝，制得聚碳硅烷/锆酸四丁酯原纤维；（3）熟化热处理将上述原纤维置于烘箱中，在空气下100保温100小时，得到聚碳硅烷/锆酸四丁酯熟化纤维；（4）空气预氧化将上述熟化纤维置于氧化炉中，在氧化性气氛中按照15/H升温，并在210保温15小时，冷却至室温后得到不熔化聚碳硅烷/锆酸四丁酯纤维；（5）高温烧成将上述不熔化纤维置于高纯氩气保护下的高温炉中，升温至1400，并在该温度下保温1小时，得到超细氧化锆/碳化硅径向梯度分布纤维。说明书CN101949073ACN101949076A1/2页7图1图2说明书附图CN101949073ACN101949076A2/2页8图3说明书附图CN101949073A。