柔性无机纳米纤维的成形机理及其耐高温过滤上的应用

发布时间：2023-02-05 18:09

　　氧化锆作为无机陶瓷材料具备耐高温、耐腐蚀、耐氧化、导热率低等特性,在工业、医疗、航空航天等领域有着巨大的应用潜力,其作为陶瓷纤维在纺织领域的研究也有了一定的进展,静电纺成为了制备无机纤维最常用的技术方法,但目前的研究工作上仍存在脆性大、产量低、实用性弱等一些缺点,使氧化锆纤维的实际应用极大地受到了限制,针对以上问题,本文做出如下研究工作:(1)以甲醇为溶剂,乙酸和碱式碳酸锆为原料,六水硝酸钇为相稳定剂,按照一定的摩尔比例制得前驱体溶液,通过溶胶凝胶法控制前驱体溶液达到一定粘度获得纺丝液,即400-1000 MPa?s,在室温25℃、40%空气湿度的条件下,相稳定剂氧化钇的掺杂量为6%,在电压为25 Kv、推注距离为20cm的参数下进行静电纺丝制备前驱体凝胶纤维,经过1000℃的热处理后最终得到连续均匀的纳米级别的氧化锆纤维,纤维直径达到350 nm,表面光滑,连续性好,可耐1000℃高温,弯曲刚度达32.7m N,经煅烧后氧化锆晶粒尺寸为20-30nm,经衍射分析为稳定立方相结构,经过红外、核磁等测试分析验证具备可纺性的醋酸聚锆溶液体系中分子结构以长链形式存在,这种结构使氧化锆在制备成...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
    1.1 研究背景
    1.2 陶瓷纤维概述
        1.2.1 陶瓷纤维种类
        1.2.2 陶瓷纤维应用
        1.2.3 陶瓷纤维制备方法
    1.3 静电纺陶瓷纤维
    1.4 氧化锆无机纤维
        1.4.1 氧化锆陶瓷简介
        1.4.2 氧化锆无机纤维研究进展
        1.4.3 氧化锆纤维应用
    1.5 课题的研究背景、内容和创新点
        1.5.1 研究背景
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 创新点
2.静电纺氧化锆纳米纤维的制备与柔性机理研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料与仪器
        2.2.2 前驱体溶液的制备
        2.2.3 静电纺前驱体纤维
        2.2.4 前驱体纤维的热处理
    2.3 测试与表征
        2.3.1 粘度测试
        2.3.2 形貌表征
        2.3.3 差热热重测试
        2.3.4 红外测试
        2.3.5 X-射线衍射测试
        2.3.6 透射分析
        2.3.7 核磁共振光谱测试
        2.3.8 柔性测试
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 前驱体溶液粘度分析
        2.4.2 前驱体溶液和凝胶纤维红外测试
        2.4.3 醋酸聚锆溶液核磁共振测试分析
        2.4.4 醋酸聚锆长链结构模拟
        2.4.5 纺丝液粘度对静电纺丝的影响
        2.4.6 纺丝参数对静电纺丝的影响
        2.4.7 煅烧温度对纤维的影响
        2.4.8 热重结果分析
        2.4.9 钇掺杂量对静电纺氧化锆纳米纤维的影响
        2.4.10 透射分析
        2.4.11 纤维膜柔性性能测试和分析
    2.5 本章小结
3.气流静电纺氧化锆纳米纤维的制备与高温过滤性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料与仪器
        3.2.2 前驱体溶液的制备
        3.2.3 气流静电纺前驱体纤维
        3.2.4 前驱体纤维的热处理
    3.3 测试与表征
        3.3.1 形貌表征
        3.3.2 热重测试
        3.3.3 红外测试
        3.3.4 隔热性能测试
        3.3.5 耐腐蚀性能测试
        3.3.6 耐高温过滤性能测试
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 纺丝电压对静电纺丝的影响
        3.4.2 气流量对静电纺丝的影响
        3.4.3 纺丝助剂对纤维形貌的影响
        3.4.4 热重结果分析
        3.4.5 红外测试结果分析
        3.4.6 高温热处理对纤维形貌的影响
        3.4.7 耐热性能分析
        3.4.8 纤维膜耐腐蚀性能
        3.4.9 纤维膜高温过滤性能
    3.5 本章小结
4.研究总结与展望
    4.1 课题研究结论
    4.2 展望
参考文献
附录:攻读硕士期间主要研究成果和奖励
致谢



本文编号：3735441