一種陶瓷纖維的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種陶瓷纖維，屬于紡絲領(lǐng)域。本發(fā)明所述陶瓷纖維抗張強(qiáng)度為4.0~9.6GPa，密度為0.25~0.95g/cm3，纖維直徑為1~20μm，具有強(qiáng)度高，抗腐蝕性能強(qiáng)、柔韌性好等特點(diǎn)，可廣泛用于機(jī)械、冶金、化工、石油等行業(yè)。
【專利說明】一種陶瓷纖維
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陶瓷纖維，屬于紡絲領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各行各業(yè)的飛速發(fā)展，對工業(yè)用纖維的要求越來越高，尤其要求其具有良好的抗張強(qiáng)度和抗腐蝕性能。
[0003]陶瓷纖維是一種纖維狀輕質(zhì)耐火材料，具有重量輕、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱率低、比熱小及耐機(jī)械震動等優(yōu)點(diǎn)，因而在機(jī)械、冶金、化工、石油、陶瓷等行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。
[0004]紡絲為制造化學(xué)纖維的一道工序，將某些高分子化合物制成膠體溶液或熔化成熔體后由噴絲頭細(xì)孔壓出形成化學(xué)纖維的過程，主要包括溶液紡絲和熔體紡絲兩大類。其中，熔融紡絲是一種使用成熟的紡絲方法。熔融紡絲法又分為聚合法、共混紡絲法、皮芯復(fù)合紡絲法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種陶瓷纖維，該陶瓷纖維具有抗拉強(qiáng)度高，抗腐蝕性能強(qiáng)、柔韌性好、比重輕等特點(diǎn)。
[0006]一種陶瓷纖維，所述陶瓷纖維的抗張強(qiáng)度為4.(T9.6GPa，密度為0.25、.95g/cm3,纖維直徑為I~20 μ m。
[0007]本發(fā)明所述陶瓷纖維優(yōu)選所述纖維的抗張強(qiáng)度為7.2、.6GPa，密度為
0.25~0.55g/cm3,纖維直徑為5~20 μ m。
[0008]本發(fā)明所述陶瓷纖維優(yōu)選所述纖維的抗張強(qiáng)度為7.2~8.6GPa，密度為
0.30^0.50g/cm3,纖維直徑為 8~20 μ m。
[0009]本發(fā)明的另一目的是提供上述陶瓷纖維的制備方法。
[0010]一種陶瓷纖維的制備方法，包括陶瓷原料處理、制漿、紡絲和熱處理的步驟，所述陶瓷原料處理的步驟中，所述陶瓷原料按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:
[0011]
BN0%20%
SiBN0% ~20%
SiC10%-20%
[0012]
C20% ~40%
Al3N40%~20%
Al、10%'20%
[0013]所述BN、SiBN、C、Al3N4、AlN和SiC的平均粒徑均在300nm以下。[0014]本發(fā)明所述陶瓷纖維的制備方法優(yōu)選所述陶瓷原料處理的步驟中，所述陶瓷原料按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:
[0015]SiC 20%
[0016]C 40%
[0017]Al3N4 20%
[0018]AlN 20%
[0019]本發(fā)明所述陶瓷纖維的制備方法優(yōu)選所述陶瓷原料處理的步驟中，所述陶瓷原料按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:
[0020]
SiBN10%
SiC20%
C40%
Al3N415%
AlN15% ο
[0021]本發(fā)明所述陶瓷纖維的制備方法優(yōu)選所述BN、SiBN、C、Al3N4、AlN和SiC的粒徑為150nm~300nm。
[0022]本發(fā)明所述陶瓷纖維的制備方法優(yōu)選所述BN、SiBN、C、Al3N4、AlN和SiC的粒徑為150nm~200nmo
[0023]本發(fā)明所述陶瓷纖維的制備方法優(yōu)選所述制漿步驟為:將陶瓷原料溶于高聚物溶質(zhì)中，所述高聚物基體材料的分子量為20000-500000。
[0024]本發(fā)明所述陶瓷纖維的制備方法優(yōu)選所述紡絲步驟為:所述高聚物基體材料的分子量為 100000~500000。
[0025]本發(fā)明所述陶瓷纖維的制備方法優(yōu)選高聚物基體材料為聚苯乙烯或聚乙二醇。
[0026]本發(fā)明所述陶瓷纖維的制備方法優(yōu)選所述制備方法包括下述工藝步驟:
[0027]①陶瓷原料處理:按比例備料，將BN、SiBN, C、Al3N4, AlN和SiC的平均粒徑均在300nm以下的原料均勻混合；
[0028]②制漿:將步驟①所得陶瓷原料溶于高聚物基體材料中，所述高聚物基體材料的分子量為20000~500000，攪拌均勻；
[0029]③紡絲:將步驟②所得漿液置于熔融紡絲裝置中，真空下加熱至10(TC ~120°C，保溫0.5^1h,隨后以10(T200m/min的速度進(jìn)行紡絲，直徑為f 20 μ m的原絲；
[0030]④熱處理:將步驟③所得原絲置于高溫爐中，在真空下以2(TlO(rC /min的速度，升溫至1400°C~1800°C，處理2~24h。
[0031]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所述陶瓷纖維抗張強(qiáng)度為4.0、.6GPa，密度為
0.25、.95g/cm3,纖維直徑為f 20 μ m,具有強(qiáng)度高，抗腐蝕性能強(qiáng)、柔韌性好等特點(diǎn)，可廣泛用于機(jī)械、冶金、化工、石油、陶瓷行業(yè)。本發(fā)明所述陶瓷纖維的制備方法，該方法以BN、SiBN、C、Al3N4、AlN和SiC高強(qiáng)度非氧基原料為基質(zhì)，以高聚物為基體，采用熔融紡絲法進(jìn)行紡絲。該方法工藝簡單，原料易得，適合工業(yè)化生產(chǎn)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0032]下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0033]實(shí)施例1
[0034]①陶瓷原料處理:按比例備料，將BN、SiBN, C、Al3N4, AlN和SiC的平均粒徑均在300nm以下的原料均勻混合；
[0035]

SiC20%

C40%
Al3N420%
AlN20%
[0036]②制漿:將步驟①所得陶瓷原料溶于高聚物基體材料中，所述高聚物基體材料的分子量為200000，攪拌均勻；
[0037]③紡絲:將步驟②所得漿液置于熔融紡絲裝置中，真空下加熱至120°C，保溫lh，隨后以150m/min的速度進(jìn)行紡絲,直徑為5μηι的原絲；
[0038]④熱處理:將步驟③所得原絲置于高溫爐中，在真空下以50°C /min的速度，升溫至 1700°C，處理 12h。`
[0039]所得纖維抗張強(qiáng)度為7.2GPa，密度0.33g/cm3,纖維直徑為5 μ m。
[0040]實(shí)施例2
[0041]①陶瓷原料處理:按比例備料，將BN、SiBN, C、Al3N4, AlN和SiC的平均粒徑均在300nm以下的原料均勻混合；
[0042]

SiBN10%
SiC20%
C40%
Al3N415%
AlN15%。
[0043]②制漿:將步驟①所得陶瓷原料溶于高聚物基體材料中，所述高聚物基體材料的分子量為200000，攪拌均勻；
[0044]③紡絲:將步驟②所得漿液置于熔融紡絲裝置中，真空下加熱至120°C，保溫lh，隨后以100m/min的速度進(jìn)行紡絲,直徑為8μηι的原絲；
[0045]④熱處理:將步驟③所得原絲置于高溫爐中，在真空下以40°C /min的速度，升溫至 1800。。，處理 12h。
[0046]所得纖維抗張強(qiáng)度為8.6GPa,，密度0.42g/cm3,纖維直徑為8 μ m。
【權(quán)利要求】
1.一種陶瓷纖維，其特征在于:所述陶瓷纖維的抗張強(qiáng)度為4.(T9.6GPa，密度為0.25~0.95g/cm3，纖維直徑為I~20 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維，其特征在于:所述纖維的抗張強(qiáng)度為7.2^9.6GPa，密度為0.25~0.55g/cm3，纖維直徑為5~20 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維，其特征在于:所述纖維的抗張強(qiáng)度為7.2^8.6GPa，密度為0.30~0.50g/cm3，纖維直徑為8~20 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維，其特征在于:按下述方法制備，包括陶瓷原料處理、制漿、紡絲和熱處理的步驟，其特征在于:所述陶瓷原料處理的步驟中，所述陶瓷原料按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的纖維，其特征在于:所述陶瓷原料處理的步驟中，所述陶瓷原料按質(zhì)量百分比，由下述組分組成: SiC 20% C 40%
Al3N4 20% AlN 20%ο
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的纖維，其特征在于:所述陶瓷原料處理的步驟中，所述陶瓷原料按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:SiBN10%SiC20%C40%Al3N415%AIN1^%,
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的纖維，其特征在于:所述制漿步驟為:將陶瓷原料溶于高聚物溶質(zhì)中，所述高聚物基體材料的分子量為20000-500000。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的纖維，其特征在于:高聚物基體材料為聚苯乙烯或聚乙二醇。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的纖維，其特征在于:所述制備方法包括下述工藝步驟: ①陶瓷原料處理:按比例備料，將BN、SiBN、C、Al3N4、AlN和SiC的平均粒徑均在300nm以下的原料均勻混合； ②制漿:將步驟①所得陶瓷原料溶于高聚物基體材料中，所述高聚物基體材料的分子量為20000~500000，攪拌均勻；③紡絲:將步驟②所得漿液置于熔融紡絲裝置中，真空下加熱至100℃~120°C，保溫.0.5~lh，隨后以10(T200m/min的速度進(jìn)行紡絲，直徑為f 20 μ m的原絲； ④熱處理:將步驟③所得原絲置于高溫爐中，在真空下以20-100℃/min的速度，升溫至 14000C ~1800°C，處理 2~24h。
【文檔編號】C04B35/565GK103803977SQ201210462147
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】張子瑜 申請人:大連捌伍捌創(chuàng)新工場科技服務(wù)有限公司