[发明专利]一种Si-Zr-O-C基陶瓷纤维材料的制备方法、产品及应用

权利要求书

1.一种Si-Zr-O-C基陶瓷纤维材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

前驱体溶胶纺丝液的制取：先将锆源溶于络合剂中以得到一次溶液，再将一次溶液、硅源加入到纺丝助剂溶液中，常温下搅拌0.5h—2h，以使锆源、硅源在助剂溶剂、催化剂的作用下进行水解与缩聚反应，从而获得前驱体溶胶纺丝液；所述纺丝助剂溶液由助剂溶质、助剂溶剂、催化剂构成，所述助剂溶质为以下任意一种或任意混合：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯二醇、聚氧烯醇；

前驱体凝胶纤维的制取：对上述前驱体溶胶纺丝液进行静电纺丝，以获得前驱体凝胶纤维；

陶瓷纤维材料的获取：对上述前驱体凝胶纤维依次进行干燥处理、烧结处理，以获得所述的陶瓷纤维材料，所述陶瓷纤维材料中，纤维直径为1—3微米；

所述锆源、络合剂、助剂溶剂、催化剂、硅源为以下任意组合：

锆源：锆酸丁酯、四正丙氧基锆、正丙醇锆、异丙醇锆、乙酸锆中的任意一种或任意混合；

络合剂：柠檬酸、醋酸、乙酸中的任意一种或任意混合；

助剂溶剂：乙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺中的任意一种或任意混合；

催化剂：硝酸、盐酸、硼酸中的任意一种或任意混合；

硅源：正硅酸乙酯、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、聚甲基苯基硅氧烷中的任意一种或任意混合；

所述锆源、络合剂、硅源、助剂溶剂、催化剂之间的用量比为：

锆源：络合剂的摩尔比为1：（2—3）；

锆源：硅源的摩尔比为（0.5—2）：1；

锆源：助剂溶剂的用量比为（0.01—0.04）mol：（20—25）mL；

催化剂：硅源的用量比为（0.01—0.04）mol：（0.8—2）mL。

2.根据权利要求1所述的一种Si-Zr-O-C基陶瓷纤维材料的制备方法，其特征在于：所述前驱体溶胶纺丝液中，纺丝助剂溶液的用量为5—10wt.%。

3.根据权利要求2所述的一种Si-Zr-O-C基陶瓷纤维材料的制备方法，其特征在于：所述纺丝助剂溶液的用量为7.5wt.%。

4.根据权利要求1所述的一种Si-Zr-O-C基陶瓷纤维材料的制备方法，其特征在于：所述前驱体凝胶纤维的制取中，采用注射器盛装所述的前驱体溶胶纺丝液，采取铝箔、离型纸、无纺布或者硅油纸作为收集装置。

5.根据权利要求1所述的一种Si-Zr-O-C基陶瓷纤维材料的制备方法，其特征在于：所述陶瓷纤维材料的获取中，所述干燥处理、烧结处理的参数分别为：

干燥处理：温度为50—80℃，时间为1—2h；

烧结处理：烧结温度为800—1400℃，保温时间为1—2小时，升温速率为2—5℃/min，降温速率为随炉冷，烧结中应用的惰性气体为Ar 气氛或N2气氛。

6.一种陶瓷纤维材料，其特征在于：所述陶瓷纤维材料为依照权利要求1所述的一种Si-Zr-O-C基陶瓷纤维材料的制备方法所制取的最终产物。

7.一种陶瓷纤维材料的应用，其特征在于：所述陶瓷纤维材料的应用是指权利要求6所获取的最终产物在隔热领域中的应用。