专利名称：：钛酸铝纤维可纺溶胶的制备方法
技术领域：
：本发明属于复合氧化物陶瓷纤维
技术领域：
，具体涉及一种钛酸铝纤维可纺溶胶的制备方法。
背景技术：
：钛酸铝是一种集高熔点、低膨胀特点于一身的优异材料，其熔点高达1860'C，膨胀系数为0.51.5X10，C，此外，它还具有低的导热性、耐腐蚀性以及优异的抗热震稳定性。由钛酸铝材料制成的钛酸铝纤维可作为高级耐火材料，在冶金、窑炉与能源等领域具有广阔的应用前景。然而，迄今为止，关于钛酸铝纤维的制备研究仍未见文献报道，也没有査到相关的技术专利。众所周知，复合氧化物陶瓷纤维的常用制备方法之一是溶胶-凝胶法，该方法有以下两个技术关键一是能否形成线性聚合物溶胶，形成线性聚合物溶胶有利于溶胶的流变性提高并使溶胶具有好的可纺性和高的稳定性；二是提高可纺溶胶的固含量。《无机盐工业》2005年第37巻1719页报道了以异丙醇铝、氯化铝和正硅酸乙酯为原料，采用溶胶-凝胶法制备出了粘度为50150Pa's的可纺莫来石溶胶。《MaterialsLetters》2005年第59期36453647页公开了一种以醋酸钡、异丙醇钛为前驱体，聚乙烯砒咯烷酮为助纺剂，采用溶胶-凝胶法制备可纺钛酸钡溶胶的方法。这些现有技术都是采用价格昂贵的金属醇盐为前驱体原料，并且为了形成线性聚合物溶胶还必需添加高分子聚合物助纺剂和/或催化剂，因此存在制备成本高、工艺复杂的不足；而在提高可纺溶胶固含量方面，采取添加金属或金属氧化物粉体是被认为行之有效的技术手段，但由于所添加的金属或金属氧化物粉体与溶胶的成分不同，两者相容性较差，影响溶胶的稳定性，而且在后续的热处理过程中，所加入的金属或金属氧化物本身并不能形成所需的纤维成分，而必须通过其它的化学反应才能合成所需的纤维，这就必然会对凝胶的成纤过程产生不利的影响。
发明内容本发明的目的在于提供一种成本低、工艺简单、稳定性高、可纺性好的钛酸铝纤维可纺溶胶的制备方法。本发明采用的技术路线是采用溶胶-凝胶法，以四氯化钛和硝酸铝为前驱体，以低碳醇为溶剂，分别制备成硝酸铝乙醇溶液和四氯化钛低碳醇溶液，将两者混合搅拌均匀，得到前驱体混合醇溶液，在混合醇溶液中添加适量的钛酸铝干凝胶粉，混合搅拌后，置于60S0"c水浴中回流，经真空脱泡后得到透明可纺钛酸铝溶胶。本发明有两个重要的技术关键一是以四氯化钛和硝酸铝为前驱体。它直接利用四氯化钛的低碳醇溶液中原位生成的具有一维结构的卤化钛醇盐和催化剂HC1，无需添加线形高分子聚合物助纺剂即可形成线性聚合物溶胶，不但所用的原料成本低，而且更为重要的是线性聚合物溶胶的形成有利于提高钛酸铝溶胶的流变性并使溶胶具有很好的可纺性。二是在混合醇溶液中添加钛酸铝干凝胶粉以提高溶胶的固含量。由于钛酸铝干凝胶粉与溶胶成分相同，钛酸铝干凝胶粉很容易溶于钛酸铝溶胶中，两者具有很好的相容性，有利于提高钛酸铝溶胶的稳定性和固含量。本发明具体制备步骤如下1)硝酸铝与乙醇按摩尔比1:(15-21)配制成硝酸铝乙醇溶液A;四氯化钛与低碳醇按摩尔比1:(1~10)配制成四氯化钛低碳醇溶液B，其中低碳醇包括甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇的一种或一种以上的混合物；2)按铝与钛为2:1的摩尔比例将醇溶液A滴入醇溶液B中，搅拌均匀得混合醇溶液C;3)在混合醇溶液C中加入适量的钛酸铝干凝胶粉，充分搅拌均匀，经6080。C水浴回流10~22小时，再在真空度为0.096MPa的条件下真空脱泡，得到淡黄色透明钛酸铝可纺溶胶，其粘度为2050Pa.s(25。C)。所述的加入钛酸铝干凝胶粉的质量最好是混合溶液C质量的4~9%。所述的钛酸铝干凝胶粉可由下述步骤制得-1)将四氯化钛与乙醇按摩尔比1:(710)制成四氯化钛乙醇溶液D;2)将氯化铝与溶液D按铝与钛的摩尔比2:1混合配制得溶胶，溶胶于11(TC油浴中加热6h转变成凝胶，在7(TC的环境下干燥，直至形成干凝胶，研磨过100目筛得到干凝胶粉。附图为本发明的工艺流程图。具体实施例方式实施例1将0.250mol硝酸铝(分析纯)溶解于4.282mol无水乙醇(分析纯)得溶液A;用0.125mol四氯化钛(化学纯)与0.762mol无水乙醇(分析纯)配制四氯化钛乙醇溶液B;将醇溶液A滴入溶液醇B中，搅拌均匀得混合醇溶液C，向混合醇溶液C加入25g钛酸铝干凝胶粉，充分搅拌均匀，经75"C水浴回流20小时后，再在真空度为0.096MPa的条件下真空脱泡得到粘度为22Pa's(25°C)的透明可纺钛酸铝溶胶，其性能见表l。其中，制备钛酸铝干凝胶粉的工艺为将四氯化钛与乙醇按摩尔比1"制成溶液D，氯化铝与溶液D所含的铝与钛按摩尔比2:1混合配制溶胶，溶胶于110。C油浴加热6h转变成凝胶，在70"C的环境下干燥，直至形成干凝胶，研磨过IOO目筛得到钛酸铝干凝胶粉。实施例2将0250mol硝酸铝(分析纯)溶解于《MSmol无水乙醇(分析纯)得溶液A;用0.125mol四氯化钛(化学纯)与0.381mol乙二醇(分析纯)配制四氯化钛乙二醇溶液B，将醇溶液A滴入醇溶液B中，搅拌均匀得混合醇溶液C，向混合醇溶液C加入25g钛酸铝干凝胶粉，充分搅拌均匀，经75t:水浴回流15小时后，再在真空度为0.096MPa的条件下真空脱泡得到粘度为40Pa's(25°C)的透明可纺钛酸铝溶胶，其性能见表l。其中，制备钛酸铝干凝胶粉的工艺与实施例l相同。实施例3将0.250mol硝酸铝(分析纯)溶解于4.282mol无水乙醇(分析纯)得溶液A;用0.125mol四氯化钛(化学纯)与0.191mol丙三醇(分析纯)配制四氯化钛丙三醇溶液B，将醇溶液A滴入醇溶液B中，搅拌均匀得混合醇溶液C，向混合醇溶液C加入25g钛酸铝干凝胶粉，充分搅拌均匀，经75t:水浴回流12小时后，再在真空度为0.096MPa的条件下真空脱泡得到粘度为45Pa's(25°C)的透明可纺钛酸铝溶胶，其性能见表l。其中，制备钛酸铝干凝胶粉的工艺与实施例l相同。实施例4将0.250mol硝酸铝(分析纯)溶解于4.282mol无水乙醇(分析纯)得溶液A，再用0.125mol四氯化钛(化学纯)与0.381mol无水乙醇(分析纯)以及0.191mol乙二醇配制四氯化钛混合醇溶液B，将醇溶液A滴入醇溶液B中，搅拌均匀得混合醇溶液C，向混合醇溶液C加入25g钛酸铝干凝胶粉，充分搅拌均匀，经75"C水浴回流17小时后，再在真空度为0.096MPa的条件下真空脱泡得到粘度为36Pa's(25°C)的透明可纺钛酸铝溶胶，其性能见表l。其中，合成钛酸铝干凝胶粉的工艺与实施例l相同。表1溶胶的稳定性和可拉丝性<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1、一种钛酸铝纤维可纺溶胶的制备方法，采用溶胶-凝胶法，其特征在于以四氯化钛和硝酸铝为前驱体，以低碳醇为溶剂，分别制备成硝酸铝乙醇溶液和四氯化钛低碳醇溶液，将两者混合搅拌均匀，得到前驱体混合醇溶液，在混合醇溶液中添加适量的钛酸铝干凝胶粉，混合搅拌后，置于60～80℃水浴中回流，经真空脱泡后得到透明可纺钛酸铝溶胶。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于依次按如下步骤进行1)硝酸铝与乙醇按摩尔比1:(1521)配制成硝酸铝乙醇溶液A;四氯化钛与低碳醇按摩尔比1:(110)配制成四氯化钛低碳醇溶液B，其中低碳醇为甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇的一种或一种以上的混合物；2)按铝与钛为2:1的摩尔比例将醇溶液A滴入醇溶液B中，搅拌均匀得混合醇溶液C;3)在混合醇溶液C中加入适量的钛酸铝干凝胶粉，充分搅拌均匀，经608(TC水浴回流1022小时，再在真空度为0.096MPa的条件下真空脱泡，得到淡黄色透明钛酸铝可纺溶胶，其粘度为20~50Pa's(25。C)。3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于加入钛酸铝干凝胶粉的质量为混合醇溶液C质量的49%。4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的钛酸铝干凝胶粉由下述步骤制得1)将四氯化钛与乙醇按摩尔比1:(710)制成四氯化钛乙醇溶液D;2)将氯化铝与溶液D按铝与钛的摩尔比2:1混合配制得溶胶，溶胶于110。C油浴中加热6h转变成凝胶，在7(TC的环境下干燥，直至形成干凝胶，研磨过IOO目筛得到干凝胶粉。全文摘要本发明公开了一种钛酸铝纤维可纺溶胶的制备方法，以廉价的四氯化钛和硝酸铝为前驱体，以低碳醇为溶剂，制成前驱体混合醇溶液，在混合醇溶液中添加钛酸铝干凝胶粉以提高其固含量，然后经60～80℃水浴回流，再在真空度为0.096MPa的条件下真空脱泡，得到透明可纺钛酸铝溶胶。本发明的优点在于原料成本低、工艺简单，所得钛酸铝溶胶稳定性高、可纺性好。文档编号C04B35/462GK101172851SQ20071016672公开日2008年5月7日申请日期2007年10月30日优先权日2007年10月30日发明者周健儿,朱小平,江伟辉,虞澎澎,顾幸勇,魏恒勇申请人:景德镇陶瓷学院