[发明专利]一种柔性钛酸锆纤维膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性钛酸锆纤维膜及其制备方法，属于陶瓷纤维领域。其中，柔性钛酸锆纤维膜主要由下述重量份的原料制成：含锆化合物2~10份，含钛化合物2~10份，乙酸20~40份，水5~15份，模板剂3~6份，溶剂30~50份；所述含锆化合物、含钛化合物、乙酸、水、模板剂和溶剂的重量份总和为100份；所述含锆化合物可溶于水，所述含钛化合物可水解。实施本发明，可制备得到纤维丝径为5~10μm，杨氏模量≥55MPa，弹性应变≥0.8%的钛酸锆纤维膜。

技术领域

本发明涉及陶瓷纤维领域，具体涉及一种柔性钛酸锆纤维膜及其制备方法。

背景技术

ZrTiO4陶瓷具有高的介电常数，可有效减少电讯介电损耗，广泛用于微波通信介质谐振器；此外，由于其断裂韧性高、耐磨性好、导热系数低，该材料也被用作功能陶瓷（如作为湿度传感器中的陶瓷材料），其还被广泛应用于高温颜料和功能催化剂领域。并且，ZrTiO4还具有一定的光催化作用，将其作为新型的光催化剂具有较大的研究意义。当采用ZrTiO4作为光催化剂时，要求其比表面积较大、纯度高，且力学性能优异。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种柔性钛酸锆纤维膜，其力学性能优异。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种柔性钛酸锆纤维膜的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性钛酸锆纤维膜，其主要由下述重量份的原料制成：

含锆化合物2~10份，含钛化合物2~10份，乙酸20~40份，水5~15份，模板剂3~6份，溶剂30~50份；

所述含锆化合物、含钛化合物、乙酸、水、模板剂和溶剂的重量份总和为100份；

所述含锆化合物可溶于水，所述含钛化合物可水解。

作为上述技术方案的改进，所述含锆化合物选用氯化锆、乙酸锆、硝酸锆、硝酸氧锆中的一种或多种。

作为上述技术方案的改进，所述含钛化合物选用钛酸四丁酯、四氯化钛、异丙醇钛中的一种或多种。

作为上述技术方案的改进，所述模板剂选用聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酰胺中的一种或多种。

作为上述技术方案的改进，所述溶剂选用甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、甲苯中的一种或多种。

作为上述技术方案的改进，所述含锆化合物选用乙酸锆，所述含钛化合物选用钛酸四丁酯，所述模板剂选用聚乙烯醇，所述溶剂选用乙醇。

作为上述技术方案的改进，其由以下重量份的原料制成：

乙酸锆3~8份，钛酸四丁酯3~8份，乙酸25~35份，水10~15份，聚乙烯醇4~5份，乙醇33~42份。

相应的，本发明还公开了一种上述的柔性钛酸锆纤维膜的制备方法，其包括：

（1）将模板剂、溶剂、水、含锆化合物、乙酸混合均匀，得到溶液；

（2）将含钛化合物加入所述溶液中，含钛化合物水解后得到溶胶液；

（3）将所述溶胶液采用静电纺丝工艺纺成纤维膜前驱体；

（4）将所述纤维膜前驱体在1000~1200℃下热处理，即得到柔性钛酸锆纤维膜成品。

作为上述技术方案的改进，步骤（3）中，静电纺丝工艺的工艺参数为：电压5~20kV，进样速度1~5mL/h，环境湿度为20~50%，环境温度为20~30℃。

作为上述技术方案的改进，步骤（1）包括：将聚乙烯醇、乙醇、水和乙酸混合，在冷凝回流的条件下于60~70℃水浴中搅拌1~2h；然后加入乙酸锆，搅拌30~90min，使得乙酸锆充分溶解，即得到溶液。

实施本发明，具有以下有益效果：