一种耐火增强碳化硅纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐火增强碳化硅纤维，包括下述重量份的各原料：正硅酸乙酯36‑40、碳化硅纤维120‑140、氯化石蜡4‑6、硬脂酸钙1‑2、甲基丙烯酸甲酯13‑20、甲醇锂0.04‑0.1、八水氧氯化锆18‑20、增粘剂5‑7、环氧丙醇1‑2，本发明专利技术的纤维材料具有很好的耐火性和力学强度，韧性高，综合性能优异。

A refractory reinforced silicon carbide fiber and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种耐火增强碳化硅纤维及其制备方法
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种耐火增强碳化硅纤维及其制备方法。
技术介绍
碳化硅纤维是以有机硅化合物为原料经纺丝、碳化或气相沉积而制得具有β-碳化硅结构的无机纤维,属陶瓷纤维类，碳化硅纤维的最高使用温度达1200℃，其耐热性和耐氧化性均优于碳纤维，强度达1960～4410MPa，在最高使用温度下强度保持率在80％以上，模量为176.4～294GPa，化学稳定性也好。碳化硅纤维主要用作耐高温材料和增强材料，耐高温材料包括热屏蔽材料、耐高温输送带、过滤高温气体或熔融金属的滤布等。用做增强材料时，常与碳纤维或玻璃纤维合用，以增强金属（如铝）和陶瓷为主，如做成喷气式飞机的刹车片、发动机叶片、着陆齿轮箱和机身结构材料等，还可用做体育用品，其短切纤维则可用做高温炉材等。碳化硅纤维也可以用作防火材料，然而其耐火性能有限，如何将其与有机阻燃填料共混，以实现协同阻燃，提高防火性能是目前研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种耐火增强碳化硅纤维及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种耐火增强碳化硅纤维，包括下述重量份的各原料：正硅酸乙酯36-40、碳化硅纤维120-140、氯化石蜡4-6、硬脂酸钙1-2、甲基丙烯酸甲酯13-20、甲醇锂0.04-0.1、八水氧氯化锆18-20、增粘剂5-7、环氧丙醇1-2。所述增粘剂是由下述重量份的原料组成的：棕榈蜡4-6、磷酸二氢铝3-5、苯酚18-20、37%的甲醛30-40、氢氧化钠1-2、硅烷偶联剂kh5501-2。所述增粘剂的制备方法，包括以下步骤：（1）取棕榈蜡，加入到其重量7-9倍的无水乙醇中，在60-65℃下保温搅拌30-40分钟，得乙醇溶液；（2）取磷酸二氢铝，加入到其重量20-24倍的去离子水中，在70-75℃下保温搅拌10-20分钟，得水分散液；（3）取上述乙醇溶液、水分散液混合，搅拌均匀，加入硅烷偶联剂kh550，超声1-2小时，得氨基乳液；（4）取苯酚、37%的甲醛混合，搅拌均匀，送入到85-90℃的水浴中，加入氢氧化钠，保温搅拌3-4小时，加入到上述氨基乳液中，降低水浴温度为60-65℃，保温搅拌1-2小时，出料，减压脱水，即得所述增粘剂。一种耐火增强碳化硅纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）取正硅酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、环氧丙醇混合，送入到不锈钢反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为95-105℃，搅拌反应1-2小时，加入甲醇锂，调节反应釜温度为150-160℃，保温搅拌2-3小时，出料冷却，得环氧改性前驱体；（2）取八水氧氯化锆，加入到其重量40-50倍的、浓度为30-35%的磷酸溶液中，升高温度为60-70℃，加入碳化硅纤维，保温搅拌10-12小时，抽滤，将滤饼水洗，送入到烧结炉中，在500-600℃下煅烧1-2小时，冷却至常温，得预处理填料；（3）取上述环氧改性前驱体、硬脂酸钙混合，加入到混合料重量20-30倍的去离子水中，搅拌反应3-5小时，得环氧改性溶胶溶液；（4）取上述预处理填料，加入到环氧改性溶胶溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，升高温度为150-169℃，加入增粘剂，保温搅拌110-130分钟，送入到烘箱中，干燥，出料，加入氯化石蜡，搅拌至常温，即得所述耐火增强碳化硅纤维。步骤（4）中所述的干燥温度为100-110℃。本专利技术的有益效果为：本专利技术以棕榈蜡为原料，与磷酸二氢铝的水溶液共混，采用硅烷偶联剂kh550处理，得氨基乳液，然后以苯酚、37%的甲醛为原料制备增粘剂，并采用氨基乳液改性，得到氨基改性的增粘剂；之后以正硅酸乙酯为前驱体，采用环氧丙醇改性，得到环氧改性前驱体，再经过水解，得到环氧改性溶胶，最后与氨基改性的增粘剂共混反应，促进环氧交联，从而得到成品复合纤维，本专利技术的纤维材料具有很好的耐火性和力学强度，韧性高，综合性能优异。具体实施方式以下所述为本专利技术的实施例1。一种耐火增强碳化硅纤维，包括下述重量份的各原料：正硅酸乙酯36、碳化硅纤维120、氯化石蜡4、硬脂酸钙1、甲基丙烯酸甲酯13、甲醇锂0.04、八水氧氯化锆18、增粘剂5、环氧丙醇1。所述增粘剂是由下述重量份的原料组成的：棕榈蜡4、磷酸二氢铝3、苯酚18、37%的甲醛30、氢氧化钠1、硅烷偶联剂kh5501。所述增粘剂的制备方法，包括以下步骤：（1）取棕榈蜡，加入到其重量7倍的无水乙醇中，在60℃下保温搅拌30分钟，得乙醇溶液；（2）取磷酸二氢铝，加入到其重量20倍的去离子水中，在70℃下保温搅拌10分钟，得水分散液；（3）取上述乙醇溶液、水分散液混合，搅拌均匀，加入硅烷偶联剂kh550，超声1小时，得氨基乳液；（4）取苯酚、37%的甲醛混合，搅拌均匀，送入到85℃的水浴中，加入氢氧化钠，保温搅拌3小时，加入到上述氨基乳液中，降低水浴温度为60℃，保温搅拌1小时，出料，减压脱水，即得所述增粘剂。一种耐火增强碳化硅纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）取正硅酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、环氧丙醇混合，送入到不锈钢反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为95℃，搅拌反应1小时，加入甲醇锂，调节反应釜温度为150℃，保温搅拌2小时，出料冷却，得环氧改性前驱体；（2）取八水氧氯化锆，加入到其重量40倍的、浓度为30%的磷酸溶液中，升高温度为60℃，加入碳化硅纤维，保温搅拌10小时，抽滤，将滤饼水洗，送入到烧结炉中，在500℃下煅烧1小时，冷却至常温，得预处理填料；（3）取上述环氧改性前驱体、硬脂酸钙混合，加入到混合料重量20倍的去离子水中，搅拌反应3小时，得环氧改性溶胶溶液；（4）取上述预处理填料，加入到环氧改性溶胶溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，升高温度为150℃，加入增粘剂，保温搅拌110分钟，送入到烘箱中，干燥，出料，加入氯化石蜡，搅拌至常温，即得所述耐火增强碳化硅纤维。步骤（4）中所述的干燥温度为100℃。以下所述为本专利技术的实施例2。一种耐火增强碳化硅纤维，包括下述重量份的各原料：正硅酸乙酯40、碳化硅纤维140、氯化石蜡6、硬脂酸钙2、甲基丙烯酸甲酯20、甲醇锂0.1、八水氧氯化锆20、增粘剂7、环氧丙醇2。所述增粘剂是由下述重量份的原料组成的：棕榈蜡6、磷酸二氢铝5、苯酚20、37%的甲醛40、氢氧化钠2、硅烷偶联剂kh5502。所述增粘剂的制备方法，包括以下步骤：（1）取棕榈蜡，加入到其重量9倍的无水乙醇中，在65℃下保温搅拌40分钟，得乙醇溶液；（2）取磷酸二氢铝，加入到其重量24倍的去离子水中，在75℃下保温搅拌20分钟，得水分散液；（3）取上述乙醇溶液、水分散液混合，搅拌均匀，加入硅烷偶联剂kh550，超声2小时，得氨基乳液；（4）取苯酚、37%的甲醛混合，搅拌均匀，送入到90℃的水浴中，加入氢氧化钠，保温搅拌4小时，加入到上述氨基乳液中，降低水浴温度为65℃，保温搅拌2小时，出料，减压脱水，即得所述增粘剂。一种耐火增强碳化硅纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）取正硅酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、环氧丙醇混合，送入到不锈钢反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为105℃，搅拌反应2小时，加入甲醇锂，调节反应釜温度为160℃，保温搅拌3小时，出料冷却，得环氧改性前驱体；（2）取八水氧氯化锆，加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐火增强碳化硅纤维，其特征在于，包括下述重量份的各原料：正硅酸乙酯36‑40、碳化硅纤维120‑140、氯化石蜡4‑6、硬脂酸钙1‑2、甲基丙烯酸甲酯13‑20、甲醇锂0.04‑0.1、八水氧氯化锆18‑20、增粘剂5‑7、环氧丙醇1‑2。

【技术特征摘要】
1.一种耐火增强碳化硅纤维，其特征在于，包括下述重量份的各原料：正硅酸乙酯36-40、碳化硅纤维120-140、氯化石蜡4-6、硬脂酸钙1-2、甲基丙烯酸甲酯13-20、甲醇锂0.04-0.1、八水氧氯化锆18-20、增粘剂5-7、环氧丙醇1-2。2.根据权利要求1所述的一种耐火增强碳化硅纤维，其特征在于，所述增粘剂是由下述重量份的原料组成的：棕榈蜡4-6、磷酸二氢铝3-5、苯酚18-20、37%的甲醛30-40、氢氧化钠1-2、硅烷偶联剂kh5501-2。3.根据权利要求2所述的一种耐火增强碳化硅纤维，其特征在于，所述增粘剂的制备方法，包括以下步骤：（1）取棕榈蜡，加入到其重量7-9倍的无水乙醇中，在60-65℃下保温搅拌30-40分钟，得乙醇溶液；（2）取磷酸二氢铝，加入到其重量20-24倍的去离子水中，在70-75℃下保温搅拌10-20分钟，得水分散液；（3）取上述乙醇溶液、水分散液混合，搅拌均匀，加入硅烷偶联剂kh550，超声1-2小时，得氨基乳液；（4）取苯酚、37%的甲醛混合，搅拌均匀，送入到85-90℃的水浴中，加入氢氧化钠，保温搅拌3-4小时，加入到上述氨基乳液中，降低水浴温度为60-65℃，保温搅拌1-2小时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田仕昂，
申请(专利权)人：宁波众兴新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33