[发明专利]柔性陶瓷纤维及其制造方法

说明书

发明领域

[0001]本发明一般性地涉及陶瓷纤维和应用所述纤维的片(sheet)或织物，和制造它们的方法。在一个实施方式中，本发明涉及耐热和耐化学性的陶瓷纤维和应用所述纤维的片或织物，和制造它们的方法。在另一实施方式中，本发明涉及陶瓷纳米纤维和应用所述纤维的片或织物，和制造它们的方法。在又一实施方式中，本发明涉及电纺陶瓷纳米纤维，包含这种纤维的产品，和制造它们的方法。

发明背景

[0002]一般地，陶瓷纤维和包含这种纤维的结构通过溶胶-凝胶法陶瓷形成。在该方法中，溶胶-凝胶组合物被涂覆和/或沉积在例如有机聚合物纤维的表面上，随后使得到的结合物经受氧化，产生陶瓷纤维。更详细地，被涂覆纤维在空气中被加热，引起溶胶-凝胶组合物进行化学反应，并氧化下面的聚合物载体，从而从纤维中基本上去除聚合物载体材料(除了痕量的碳)。然而，通过这种方法产生的纤维往往具有许多缺陷。例如，这种纤维往往是脆性的，从而限制了它们的应用。因此，在本领域中需要柔性陶瓷纤维和制造这种纤维的方法。

发明概述

[0003]本发明一般性地涉及陶瓷纤维、应用所述纤维的片和织物，和制造它们的方法。在一个实施方式中，本发明涉及耐热和耐化学性的陶瓷纤维、片和织物，和制造它们的方法。在另一实施方式中，本发明涉及陶瓷纳米纤维、片和织物，和制造它们的方法。在又一实施方式中，本发明涉及电纺陶瓷纳米纤维、片和织物，以及包含这种纤维的产品，和制造它们的方法。

[0004]在一个实施方式中，本发明涉及制造柔性陶瓷组合物的方法，包括步骤：(A)混合至少一种溶胶-凝胶陶瓷组分或其母体，和至少一种可电纺聚合物，从而形成可电纺溶液；(B)将所述溶液电纺为纤维；和(C)使纤维在合适的气氛中经受逐渐加热过程，从而氧化纤维中的大多数和/或所有含碳组分，由此产生柔性陶瓷纤维。

[0005]在另一实施方式中，本发明涉及制造柔性陶瓷组合物的方法，包括步骤：(i)混合至少一种溶胶-凝胶组分或其母体，和至少一种可电纺聚合物，从而形成可电纺溶液；(ii)老化所述可电纺溶液至少14天的时期；(iii)将所述溶液电纺为纤维；和(iv)使纤维在合适的气氛中经受逐渐加热过程，从而氧化纤维中的大多数和/或所有含碳组分，因而产生柔性陶瓷纤维。

[0006]在又一实施方式中，本发明涉及通过前述方法之一产生的柔性陶瓷纤维。

附图简述

[0007]图1(A)是根据本发明一个实施方式形成的二氧化钛纳米纤维片被加热至700℃之后的照片；

[0008]图1(B)是根据本发明一个实施方式形成的二氧化钛纳米纤维片被加热至700℃之后的近距离照片；

[0009]图2(A)是根据本发明一个实施方式形成的电纺二氧化钛纤维被加热至700℃之后的一系列SEM照片；

[0010]图2(B)是根据本发明另一实施方式形成的电纺二氧化钛纤维被加热至700℃之后的一系列SEM照片；

[0011]图3是根据本发明一个实施方式形成的电纺二氧化钛纤维被加热至700℃之后的结合能对强度图；

[0012]图4是说明根据本发明各个实施方式形成的电纺二氧化钛纳米纤维的各红外光谱的图，其中纤维未被加热、或被加热至275℃、700℃或900℃；

[0013]图5是用于产生根据本发明的柔性陶瓷纳米纤维的设备的示意图；

[0014]图6是可用于产生根据本发明的陶瓷纳米纤维的设备的一个实施方式的示意图，其中所述设备包括边缘清洁器组件(lip cleanerassembly)；

[0015]图7是可用于产生根据本发明的陶瓷纳米纤维的设备的一个实施方式的示意图，其中所述设备包括外部气体护罩组件(gas shroudassembly)；

[0016]图8是可用于产生根据本发明的陶瓷纳米纤维的设备的一个实施方式的示意图，其中所述设备包括外部气体护罩，并且所述护罩用隔离物改进；

[0017]图9是沿着图7所示实施方式的线5-5得到的截面图；

[0018]图10是可用于产生根据本发明的陶瓷纳米纤维的设备的一个实施方式的示意图，其中所述设备被设计用于分批法；

[0019]图11是可用于产生根据本发明的陶瓷纳米纤维的设备的一个实施方式的示意图，其中所述设备被设计用于连续法；

[0020]图12是可用于产生根据本发明的陶瓷纳米纤维的设备的一个实施方式的示意图，其中所述设备被设计用于同时由一种或多种聚合物生产纳米纤维的混合物；