一种硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡及其制备方法，包括以下步骤：制备原材料混合溶液，所述原材料混合溶液中包括有机盐、高分子聚合物以及溶剂；用离心纺丝装置将原材料混合溶液纺制成硅基陶瓷微纳米纤维材料前驱体；收集硅基陶瓷微纳米纤维材料前驱体，堆叠形成毛毡状态，得到硅基陶瓷微纳米纤维毛毡前驱体；将硅基陶瓷微纳米纤维毛毡前驱体进行高温烧结，得到硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡。采用本发明专利技术方法制备得到的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡具有密度低，耐高温等特点，可以用于保温隔热领域。

【技术实现步骤摘要】
一种硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡及其制备方法
本专利技术涉及材料科学与工程领域，主要涉及一种硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡及其制备方法。
技术介绍
用于建筑领域的隔热材料可分为无机绝热材料和有机绝热材料。有机绝热材料的耐高热性能差，遇明火后会分解，释放出大量的热和有毒气体，而且在应用过程中还会散发出甲醛等有害气体。相对于有机绝热材料，无机绝热材料的耐高温性能强，热化学性能相对稳定。出于安全生产生活以及环保考虑，有机绝热材料正逐步被无机绝热材料替代。目前市场常见的无机绝热材料，如岩棉、玻璃棉、硅酸铝纤维、石棉等短纤维材料，纤维横截面直径都只是微米级，都需要添加酚醛树脂类或脲醛树脂等有机粘结剂，再通过热定型制备。目前市场中的无机绝热材料普遍存在以下问题：1、短纤维材料必须添加有机粘结剂，再通过热定型来增强其机械强度；2、材料中含有的树脂类有机粘结剂会释放出甲醛等气体，危害人体健康；3、材料中含有的有机粘结剂在遇高温或明火（火灾等情况）后分解，同时释放出大量的热和有毒气体；4、材料中粘结剂分解后，材料会变得松散，易脱落，不利于安全生产生活；5、目前生产制备出来的短纤维隔热材料，必须经过短切弹松工艺处理，制作工艺繁琐；6、横截面直径微米级的纤维隔热材料密度大、孔隙率低，导致材料导热系数高，隔热效果差。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡及其制备方法，旨在解决现有现有无机绝热材料需要粘结剂的问题。本专利技术的技术方案如下：一种硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，其中，包括以下步骤：步骤一：制备原材料混合溶液，所述原材料混合溶液中包括有机盐、高分子聚合物以及溶剂；步骤二：用离心纺丝装置将原材料混合溶液纺制成硅基陶瓷微纳米纤维材料前驱体；步骤三：收集硅基陶瓷微纳米纤维材料前驱体，堆叠形成毛毡状态，得到硅基陶瓷微纳米纤维毛毡前驱体；步骤四：将硅基陶瓷微纳米纤维毛毡前驱体进行高温烧结，得到硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡。所述的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，其中，所述有机盐为硅酸四乙酯加上四氯化锡或钛酸四丁酯中的至少一种，硅酸四乙酯与四氯化锡或钛酸四丁酯的质量比为1:0.2~0.5。所述的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，其中，原材料混合溶液中有机盐与溶剂的质量比为1.2~3：5~11；高分子聚合物占原材料混合溶液总重量的6~30%。所述的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，其中，所述原材料混合溶液中，还包括纳米氧化石墨烯片和液态硅酸钠；所述纳米氧化石墨烯片占有机盐重量的3~5%，液态硅酸钠占有机盐重量的2~3%。所述的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，其中，所述原材料混合溶液中，还包括醋酸，有机盐与醋酸的质量比为1.2~3：0.01。所述的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，其中，所述高分子聚合物采用PEO、PVA、PAN中的至少一种；溶剂采用水、无水乙醇、乙腈、丙酮、二甲基酰胺中的至少一种。所述的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，其中，离心纺丝装置的纺制过程中，机电转速设置为4000-10000rpm，细孔针头的孔径为0.1-0.4mm，收集装置的收集距离为30-50cm。所述的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，其中，所述堆叠的方式可以为卷绕堆叠或之字形堆叠。所述的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，其中，所述烧结过程为，温度以2℃/min的升温速率，从50上℃升至1000℃，并在1000℃环境保持烧结1h，然后以5℃/min的降温速率，从1000℃降至50℃。一种硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡，其中，采用如上所述的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法制备得到。有益效果：本专利技术所提供的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，具有快速高效、绿色节能、成本低廉、易于大批量工业化生产等特点，克服了现有技术中制备困难、产量低、能耗大、原材料需求量大等缺点。而且，采用本专利技术方法制备得到的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡具有密度低，耐高温等特点，可以用于保温隔热领域。附图说明图1是本专利技术中硅基陶瓷微纳米纤维毛毡的制备方法流程示意图。图2是本专利技术中的通过硅基陶瓷微纳米纤维毛毡原材料溶液制备硅基陶瓷微纳米纤维毛毡前驱体的过程示意图。图3是本专利技术实施例的单层硅基陶瓷微纳米纤维的实物图。图4是本专利技术实施例1的硅基陶瓷微纳米纤维前驱体的SEM图。图5是本专利技术实施例1的硅基陶瓷微纳米纤维毛毡前驱体的实物图。图6是本专利技术实施例1的硅基陶瓷微纳米纤维毛毡的实物图。图7是本专利技术实施例1的硅基陶瓷微纳米纤维的SEM图。具体实施方式本专利技术提供一种硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本专利技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。离心纺丝法作为一种制备微纳米纤维的方法，具有高产量、低能耗、低成本、适用范围广泛等优势，很容易实现工业化生产。目前离心纺丝法制备微纳米纤维的原材料主要集中在高分子聚合物、金属材料以及碳材料等方面，主要用于生物医药、纳米传感器以及环境污染处理等领域。离心纺丝法制备出来的微纳米纤维材料具有蓬松、多孔、超轻等特性，天然符合超级隔热材料的物理结构特性。基于离心纺丝法制备的微纳米纤维材料的这种结构特性，专利技术人通过深入研究，发现利用离心纺丝技术可以制备硅基陶瓷微纳米纤维材料前驱体，将该前驱体进行堆叠，形成毛毡状态的硅基陶瓷微纳米纤维前驱体材料，再经过高温煅烧获得由硅基陶瓷微纳米纤维组成的三维弹性毛毡，具有耐高温、弹性好、毛毡纤维结构牢固稳定、不易碎、不掉粉等特点。具体地，如图1所示，本专利技术提供一种硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，包括以下步骤：步骤一：制备原材料混合溶液，所述原材料混合溶液中包括有机盐、高分子聚合物以及溶剂。在该步骤中，需要将硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡对应的有机盐配制成具有可纺性的混合溶液。在制备溶液过程中，需要选择合适的溶剂将有机盐进行溶解；同时，需要加入高分子聚合物，增加混合溶液的粘度，使得溶液具备可纺性；另外，根据需要，还需要增加表面活性剂等溶剂用于改善混合溶液的内置属性。在本专利技术优选实施例方案中，所述原材料混合溶液中，还包括醋酸，有机盐与醋酸的质量比为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：制备原材料混合溶液，所述原材料混合溶液中包括有机盐、高分子聚合物以及溶剂；/n步骤二：用离心纺丝装置将原材料混合溶液纺制成硅基陶瓷微纳米纤维材料前驱体；/n步骤三：收集硅基陶瓷微纳米纤维材料前驱体，堆叠形成毛毡状态，得到硅基陶瓷微纳米纤维毛毡前驱体；/n步骤四：将硅基陶瓷微纳米纤维毛毡前驱体进行高温烧结，得到硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：制备原材料混合溶液，所述原材料混合溶液中包括有机盐、高分子聚合物以及溶剂；
步骤二：用离心纺丝装置将原材料混合溶液纺制成硅基陶瓷微纳米纤维材料前驱体；
步骤三：收集硅基陶瓷微纳米纤维材料前驱体，堆叠形成毛毡状态，得到硅基陶瓷微纳米纤维毛毡前驱体；
步骤四：将硅基陶瓷微纳米纤维毛毡前驱体进行高温烧结，得到硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡。


2.根据权利要求1所述的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，其特征在于，所述有机盐为硅酸四乙酯加上四氯化锡或钛酸四丁酯中的至少一种，硅酸四乙酯与四氯化锡或钛酸四丁酯的质量比为1:0.2~0.5。


3.根据权利要求1所述的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，其特征在于，原材料混合溶液中有机盐与溶剂的质量比为1.2~3：5~11；高分子聚合物占原材料混合溶液总重量的6~30%。


4.根据权利要求1所述的硅基陶瓷微纳米纤维隔热毛毡的制备方法，其特征在于，所述原材料混合溶液中，还包括纳米氧化石墨烯片和液态硅酸钠；所述纳米氧化石墨烯片占有机盐重量的3~5%，液态硅酸钠占有机盐重量的2~3%。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李臻，周剑，
申请(专利权)人：佛山市中柔材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44