CN113233894A - 一种钽酸钇纤维高温隔热材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于轻质隔热材料领域，具体涉及一种钽酸钇纤维高温隔热材料的制备方法。公开的一种钽酸钇纤维高温隔热材料的制备方法是将粘胶纤维毛毡在含草酸钽、硝酸钇与聚乙二醇的水溶液中浸渍一段时间，经洗涤、烘干后热处理，从而获得一种钽酸钇纤维高温隔热材料。本发明钽酸钇纤维高温隔热材料的有益效果是：耐高温、高强度、低热导率、低密度。

Description

一种钽酸钇纤维高温隔热材料的制备方法
技术领域
本发明属于轻质隔热材料领域，具体涉及一种钽酸钇纤维高温隔热材料的制备方法。
背景技术
无机纤维隔热材料是将耐高温陶瓷纤维由无机粘结剂粘连而构成的多孔材料，其特点是：低密度、耐高温、低热导率、抗热震性能较好等，被广泛应用在航空航天等领域。随着航空，航天及民用技术的发展，热端部件的使用温度变得越来越高，隔热材料的工作环境也变得越发恶劣。
目前，国内市场上常见到的无机纤维隔热材料主要分为陶瓷纤维材料和晶体纤维材料。其中，陶瓷纤维材料包含硅酸铝纤维，高铝纤维等，其使用温度不超过1300℃，晶体纤维材料包含多晶莫来石纤维板和多晶氧化铝纤维等，使用温度在1600℃，氧化锆纤维材料包含镁稳定氧化锆，钙稳定氧化锆，钇稳定氧化锆纤维等，其使用温度可以达到2200℃。但氧化锆纤维在高温下长时间使用会发生相变，从而导致材料强度降低，影响其使用寿命。
钽酸钇属于钽酸盐的一种。经研究表明，钽酸钇的使用温度1600℃～2000℃，在使用过程中不会发生相变；而且根据以往研究结果表明钽酸盐为铁弹性材料，因此在高温下具有良好的力学性能。目前尚未见到钽酸钇纤维制备工艺的报道。
发明内容
本发明的目的在于提出一种钽酸钇纤维高温隔热材料的制备方法，使其具有耐高温、高强度、低导热率的特点。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种钽酸钇纤维高温隔热材料的制备方法，制备方法是将粘胶纤维毛毡在含钽、钇溶液中浸渍一段时间，经洗涤、烘干后热处理，从而获得一种钽酸钇纤维高温隔热材料；具体步骤如下：
1）含钽、钇溶液的制备：
将草酸钽与硝酸钇以一定比例放入水中，边搅拌边加入聚乙二醇作为增稠剂，充分搅拌均匀后得到无色透明溶液；
2）浸渍：
将粘胶纤维毛毡置于步骤1）所得的含钽、钇溶液中真空浸渍；
3）洗涤：
将步骤2）浸渍后的粘胶纤维毛毡放入离心甩干机中甩干，将甩干后的粘胶纤维置于去离子水中浸渍，再放入离心甩干机中甩干；
4）干燥：
将步骤3）甩干的粘胶纤维毛毡放入干燥箱中烘干，得到干燥的纤维样品；
5）热处理：
将步骤4）烘干后的纤维制品放入电炉中进行热处理，得到钽酸钇纤维材料。
所述草酸钽为Ta2(C2O4)5，其形貌为溶液。
所述硝酸钇为Y(NO3)3·6H2O，其形貌为粉末或颗粒。
所述聚乙二醇的分子量为400或600。
所述含钽、钇溶液组分组成为：草酸钽7～10份、硝酸钇15～20份、聚乙二醇20～30份、水30～40份。
所述粘胶纤维毛毡的真空浸渍时间不少于8h。
所述粘胶纤维毛毡洗涤时，甩干次数为2～3次，清水浸渍为1～2次，需充分洗去粘胶纤维与纤维之间的残余溶液。
所述粘胶纤维毛毡的干燥温度为50℃，干燥时间为10h。
所述干燥的纤维样品热处理的煅烧温度为1600℃～1800℃，保温时间为4～8h。
本发明提供的一种钽酸钇纤维高温隔热材料的制备方法，其有益效果为：1）本发明采用钽酸钇经研究存在铁弹性能，因此在高温下具有较好力学性能；2）本发明所制备的纤维板其内部纤维纵横交错，微观上形成类似“鸟巢”型结构，具有较低密度；3）由于钽酸盐导热系数较低，加之“鸟巢”型结构可以阻碍热流流通，防止热量传递，因此该材料具有较好隔热性能； 4）本发明中所制备的钽酸钇纤维熔点超过2100℃，由于该材料在使用过程中不存在相变，因此该材料在高温下使用稳定性好，耐高温性能优异，且可以在高温环境下长时间使用。5）本发明方法简单，操作便捷。
具体实施方式
结合给出的实施例对本发明加以说明：
实施例1：将草酸钽10份、硝酸钇20份、聚乙二醇20份、水30份，充分搅拌均匀制成溶液，将粘胶纤维毛毡放入混合均匀的含钽、钇溶液中真空浸渍，浸渍时间为8h，充分浸渍后放入甩干机中甩干，而后将其放入清水中浸渍2h，再次甩干。将甩干后的粘胶纤维毛毡放入鼓风干燥箱中50℃干燥10h，烘干后放入高温电炉中煅烧，煅烧温度为1600℃，保温时间为4h。出炉后获得本发明的钽酸钇纤维高温隔热制品，测得其密度约为0.65g/cm3，耐压强度约为0.83MPa，样品尺寸为1cm厚时，稳态时，热面温度1200℃，冷面温度约为200℃。
实施例2：将草酸钽9份、硝酸钇17份、聚乙二醇30份、水30份，充分搅拌均匀制成溶液，将粘胶纤维毛毡放入混合均匀的含钽、钇溶液中真空浸渍，浸渍时间为12h，充分浸渍后放入甩干机中甩干，而后将其放入清水中浸渍2h，再次甩干。将甩干后的粘胶纤维再次放入去离子水中浸渍2h，再甩干。将甩干后的粘胶纤维毛毡放入鼓风干燥箱中50℃干燥10h，烘干后放入高温电炉中煅烧，煅烧温度为1800℃，保温时间为6h。出炉后获得本发明的钽酸钇纤维高温隔热制品，测得其密度约为0.68g/cm3，耐压强度约为0.88Mpa。
实施例3：将草酸钽5份、硝酸钇17份、聚乙二醇20份、水40份，充分搅拌均匀制成溶液，将粘胶纤维毛毡放入混合均匀的含钽、钇溶液中真空浸渍，浸渍时间为10h，充分浸渍后放入甩干机中甩干，而后将其放入清水中浸渍2h，再次甩干。将甩干后的粘胶纤维毛毡放入鼓风干燥箱中50℃干燥10h，烘干后放入高温电炉中煅烧，煅烧温度为1600℃，保温时间为8h。出炉后获得本发明的钽酸钇纤维高温隔热制品，测得其密度约为0.66g/cm3，耐压强度约为0.86MPa。

Claims (6)

1.一种钽酸钇纤维高温隔热材料的制备方法，其特征在于：所述的制备方法是将粘胶纤维毛毡浸渍于含草酸钽、硝酸钇和聚乙二醇的水溶液中一段时间，经洗涤、烘干后热处理，形成一种钽酸钇纤维高温隔热材料，具体步骤如下：
1）含钽、钇溶液的制备：
将草酸钽与硝酸钇以一定比例放入水中，边搅拌边加入聚乙二醇作为增稠剂，充分搅拌均匀后得到无色透明溶液；
2）浸渍：
将粘胶纤维毛毡置于步骤1）所得的含钽、钇溶液中真空浸渍；
3）洗涤：
将步骤2）浸渍后的粘胶纤维毛毡放入离心甩干机中甩干，将甩干后的粘胶纤维置于去离子水中浸渍，再放入离心甩干机中甩干；
4）干燥：
将步骤3）甩干的粘胶纤维毛毡放入干燥箱中烘干，得到干燥的纤维制品；
5）热处理：
将步骤4）烘干后的纤维制品放入电炉中进行热处理，得到钽酸钇纤维材料。
2.如权利要求1所述的一种钽酸钇纤维高温隔热材料的制备方法，其特征在于：所述含钽、钇溶液组分组成为：草酸钽5～10份、硝酸钇15～20份、聚乙二醇20～30份、水30～40份。
3.如权利要求1所述的一种钽酸钇纤维高温隔热材料的制备方法，其特征在于：所述粘胶纤维毛毡真空浸渍时间不少于8h。
4.如权利要求1所述的一种钽酸钇纤维高温隔热材料的制备方法，其特征在于：所述粘胶纤维毛毡洗涤时，甩干次数为2～3次，去清水浸渍为1～2次。
5.如权利要求1所述的一种钽酸钇纤维高温隔热材料的制备方法，其特征在于：所述粘胶纤维毛毡的干燥温度为50℃，干燥时间为10h。
6.如权利要求1所述的一种钽酸钇纤维高温隔热材料的制备方法，其特征在于：所述干燥的纤维样品热处理的煅烧温度为1600℃～1800℃，保温时间为4～8h。
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