静电纺丝法制备超细ZrO 2 /SiC纤维的研究

发布时间：2021-05-15 08:57

　　将氧化锆的低热导率和碳化硅纤维的红外遮蔽性质相结合,制备出超细氧化锆/碳化硅（ZrO₂/SiC）复合纤维和超细ZrO₂/SiC径向梯度纤维,对SiO₂气凝胶等高温隔热材料的研制具有积极意义。本文以聚碳硅烷（PCS）和锆酸四丁酯（Zr（OC₄H₉）₄）为原料,二甲苯为主要溶剂配制聚碳硅烷/锆酸四丁酯（PCSZ）纺丝溶液,通过静电纺丝得到PCSZ原纤维,然后经空气预氧化和高温烧成等步骤,制得了超细ZrO₂/SiC复合纤维;将PCSZ原纤维先进行熟化处理,然后经空气预氧化和高温烧成等步骤,制得了超细ZrO₂/SiC径向梯度纤维。采用SEM、XRD、TEM和XPS等分析手段,对纤维形貌、组成及结构进行了表征,并初步研究了它们的耐高温性能。研究表明,纺丝溶液中PCS和Zr（OC₄H₉）₄以物理混合的形式共存,且溶解性好、纺丝溶液的浓度可调,其中Zr（OC

【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 隔热材料研究现状
        1.1.1 隔热材料的种类
        1.1.2 隔热机制
        1.1.3 掺杂改性Si0_2 气凝胶
    1.2 氧化锆纤维简介
        1.2.1 氧化锆纤维的用途
        1.2.2 氧化锆纤维的制备方法
    1.3 SiC 纤维简介
        1.3.1 SiC 纤维发展历程
        1.3.2 先驱体转化法制备SiC 纤维
    1.4 超细纤维与静电纺丝简介
        1.4.1 静电纺丝的基本原理
        1.4.2 静电纺丝的影响因素
        1.4.3 静电纺丝制备陶瓷纤维研究现状
    1.5 原位转化法制备梯度材料简介
    1.6 课题的研究背景及主要研究内容
        1.6.1 课题的研究背景
        1.6.2 课题的技术方案和研究内容
第二章 实验与表征方法
    2.1 原材料及试剂
    2.2 实验
        2.2.1 配制纺丝溶液
        2.2.2 静电纺丝
        2.2.3 熟化热处理
        2.2.4 空气预氧化处理
        2.2.5 高温烧成
    2.3 分析与表征
        2.3.1 组成与结构分析
        2.3.2 形貌分析
        2.3.3 超细Z10_2/SiC 纤维的性能测试
第三章 结果与讨论
    3.1 纺丝溶液的性质
        3.1.1 溶质的结构分析
        3.1.2 溶剂的选择
        3.1.3 纺丝溶液的各组分状态
    3.2 静电纺丝工艺研究
        3.2.1 PCS 浓度对溶液可纺性和纤维形貌的影响
        3.2.2 Zr(OC_4H_9)_4 含量对溶液可纺性和纤维形貌的影响
        3.2.3 供料速率对纤维形貌的影响
        3.2.4 纺丝电压和收丝距离对纤维形貌的影响
    3.3 预氧化工艺研究
        3.3.1 静电纺丝PCSZ 原纤维的红外光谱分析
        3.3.2 静电纺丝PCSZ 原纤维的预氧化工艺研究
        3.3.3 制备超细Z10_2/SiC 径向梯度纤维的熟化和预氧化工艺研究
    3.4 纤维形貌、组成与结构表征
        3.4.1 纤维形貌表征
        3.4.2 超细Z10_2/SiC 复合纤维组成与结构表征
        3.4.3 超细Z10_2/SiC 径向梯度纤维组成与结构表征
    3.5 纤维耐高温抗氧化和耐碱性能研究
        3.5.1 超细Z10_2/SiC 径向梯度纤维和超细SiC 纤维耐高温性能对比
        3.5.2 超细 ZrO_2/SiC 径向梯度纤维和超细 SiC 纤维高温抗氧化性能对比
        3.5.3 超细 ZrO_2/SiC 径向梯度纤维和超细 ZrO_2/SiC 复合纤维耐碱腐蚀性能对比
结论
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化锆纤维的制备、性能和应用[J]. 张旺玺,袁祖培,王艳芝.  合成技术及应用. 2009(04)
[2]先驱体转化法制备SiC纤维的研究进展[J]. 赵大方,王海哲,李效东.  无机材料学报. 2009(06)
[3]氧化锆纤维及其制品[J]. 胡利明,高芳,陈文.  人工晶体学报. 2009(01)
[4]可纺性锆溶胶的制备与应用Ⅰ.氧化锆连续纤维的制备[J]. 翟林峰,史铁钧,于少明.  应用化学. 2008(06)
[5]膨胀蛭石——综合性能超凡的高温隔热材料[J]. 夏海江,鲁雪艳,迪里夏提·买买提.  西部探矿工程. 2008(02)
[6]热处理制度对氧化锆纤维布组织的影响[J]. 吕芳,李华玲,蒋利军,王树茂,刘晓鹏,李志念.  中国有色金属学报. 2008(01)
[7]新型难燃隔热保温材料——酚醛泡沫[J]. 陈小霞,黄兵,陈汉楚.  环境技术. 2007(06)
[8]EPDM绝热材料耐烧蚀性能影响因素研究进展[J]. 付东升,奚建明,李媛.  化学推进剂与高分子材料. 2007(05)
[9]静电纺丝技术及其研究进展[J]. 杨恩龙,王善元,李妮,赵丛涛.  产业用纺织品. 2007(08)
[10]碳纳米管掺杂SiO2气凝胶隔热材料的制备与性能表征[J]. 张贺新,赫晓东,李垚.  稀有金属材料与工程. 2007(S1)

博士论文
[1]氧化锆纤维和制品的制备及烧结研究[D]. 何顺爱.中国建筑材料科学研究总院 2008
[2]氧化锆基连续陶瓷纤维关键制备技术[D]. 李建军.山东大学 2007
[3]金属热防护系统隔热材料的隔热机理及隔热效率研究[D]. 闫长海.哈尔滨工业大学 2006

硕士论文
[1]静电纺丝法制备陶瓷纤维及其表征[D]. 孙妍.大连理工大学 2009



本文编号：3187353