专利名称：一种二硼化镁陶瓷纤维前驱体静电纺丝液的制备方法
技术领域：
本发明属于超导纤维前驱体静电纺丝液的制备领域，特别涉及一种二硼化镁陶瓷纤维前驱体静电纺丝液的制备方法。
背景技术：
随着高科技以及工业化的发展，军用、民用等都对超导材料的性能以及成本提出了更高更严格的要求。二硼化镁(MgB2)超导材料的临界温度为39K，低于高温超导材料。但·MgB2具有简单的二元化学组成和六方晶体结构，没有复杂的界面问题，晶界没有弱连接，具有很高的临界电流密度Jc ( 107A/cm2)和高的上临界磁场He2,而且原材料的成本较低，制备技术比高温超导材料容易许多，故其在许多方面都有很好的应用。虽然二硼化镁具有良好的性能，但目前未能得到广泛的应用，主要原因在于制备方法。国内外对于二硼化镁的粉体、薄膜、纤维的原材料及制备技术都有一定程度的研究。目前MgB2线材和带状材料的制备主要有粉末装管技术(P IT)和CTFF技术以及CVD技术，主要都是由单独的镁和硼反应得到，最多只能做成几百米的纤维，而且无法得到均匀的二硼化镁纤维，而溶胶-凝胶工艺的应用则有望解决连续化的问题。Manashi Nath 和 B.A.Parkinson (Advanced Materials, 2006, 18:1865-1868)以溴化镁和硼氢化钠为原料，采用溶胶-凝胶法制备出了二硼化镁纳米纤维；冯庆荣等(A sol-gel method for growing superconducting MgB2films. Supercond. Sci.Technol, 2011, 24:15002-15006.)采用溶胶-凝胶法制备了二硼化镁薄膜。但是国内外还没有有关静电纺丝制备二硼化镁纤维的研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种二硼化镁陶瓷纤维前驱体静电纺丝液的制备方法，该方法操作简单，成本低廉，对设备要求低；所制得的纺丝液可纺性良好。本发明的一种二硼化镁陶瓷纤维前驱体静电纺丝液的制备方法，包括( I)前驱体溶液的制备将含镁化合物溶解于乙醇中，再加入表面活性剂，得到含镁化合物的乙醇溶液；将硼氢化钠溶解于乙醇中，再加入表面活性剂，得到硼氢化钠的乙醇溶液；在搅拌下将上述硼氢化钠的乙醇溶液缓慢滴加到含镁化合物的乙醇溶液中，待完全反应后超声处理广20分钟，静置后过滤掉沉淀，得到前驱体溶液；(2) 二硼化镁陶瓷纤维前驱体静电纺丝液的合成 室温下，将上述前驱体溶液与纺丝助剂均匀混合，浓缩后，可得到二硼化镁纤维前驱体静电纺丝液。步骤(I)中所述的含镁化合物为无水氯化镁、无水溴化镁、无水碘化镁中的一种。步骤(I)中所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠。步骤(I)中所述的含镁化合物的乙醇溶液和硼氢化钠的乙醇溶液中表面活性剂含量之和与含镁化合物的摩尔比为I: f 1:50。步骤(I)中所述的含镁化合物与硼氢化钠的摩尔比为1:广1:10。步骤(2)中所述的纺丝助剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯、
羟丙基纤维素中的一种。步骤(2)中所述的纺丝助剂占含镁化合物、硼氢化钠、表面活性剂(含镁化合物的乙醇溶液和硼氢化钠的乙醇溶液中表面活性剂之和)和纺丝助剂总质量的I(Γ40%。本发明的技术原理以乙醇、无水含镁化合物、硼氢化钠为主要原料，加入适量表 面活性剂，并通过加入高分子纺丝助剂改善纺丝液的可纺性，得到稳定的纺丝液。有益效果(I)本发明的操作工艺简单，成本低廉，对设备要求较低；(2)本发明得到的纺丝液可纺性良好，应用前景广阔。
具体实施例方式下面结合具体实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例I配制含有O. 1638g硼氢化钠的乙醇溶液以及含有O. 2291g氯化镁的乙醇溶液，分别在上述两溶液中加入O. 0191g十六烷基三甲基溴化铵，充分溶解后将硼氢化钠乙醇溶液缓慢滴加到氯化镁乙醇溶液当中，搅拌反应之后超声波处理10分钟，经过充分的静置，去除掉沉淀，得到澄清的前驱体溶液；然后往溶液中加入O. 1253g聚乙烯吡咯烷酮，充分溶解浓缩后得到均匀稳定的二硼化镁前驱体静电纺丝溶液。实施例2配制含有O. 1638g硼氢化钠的乙醇溶液以及含有O. 1873g氯化镁的乙醇溶液，分别在上述两溶液中加入O. 0151g十六烷基三甲基溴化铵，充分溶解后将硼氢化钠乙醇溶液缓慢滴加到氯化镁乙醇溶液当中，搅拌反应之后超声波处理十分钟，经过充分的静置，去除掉沉淀，得到澄清前驱体溶液；然后往溶液中加入O. Ig聚乙烯吡咯烷酮，充分溶解浓缩后得到均匀稳定的二硼化镁前驱体静电纺丝溶液。实施例3配制含有O. 1638g硼氢化钠的乙醇溶液以及含有O. 2063g氯化镁的乙醇溶液，分别在上述两溶液中加入O. 015g十六烷基三甲基溴化铵，充分溶解后将硼氢化钠乙醇溶液缓慢滴加到氯化镁乙醇溶液当中，搅拌反应之后超声波处理十五分钟，经过充分的静置，去除掉沉淀，得到澄清前驱体溶液；往溶液中加入O. 125g聚乙二醇，充分溶解浓缩后得到均匀稳定的二硼化镁前驱体静电纺丝溶液。实施例4配制含有O. 1638g硼氢化钠的乙醇溶液以及含有O. 2063g氯化镁的乙醇溶液，分别在上述两溶液中加入O. 0142g十二烷基苯磺酸钠，充分溶解后将硼氢化钠乙醇溶液缓慢滴加到氯化镁乙醇溶液当中，搅拌反应之后超声波处理十五分钟后，经过充分的静置，去除掉沉淀，得到澄清前驱体溶液；往溶液中加入O. 125g聚乙二醇，充分溶解浓缩后得到均匀稳定的二硼化镁前驱体静电纺丝溶液。实施例5配制含有O. 1638g硼氢化钠的乙醇溶液以及含有O. 4196g溴化镁的乙醇溶液，分别在上述两溶液中加入O. 019g十六烷基三甲基溴化铵，充分溶解后将硼氢化钠乙醇溶液缓慢滴加到氯化镁乙醇溶液当中，搅拌反应之后超声波处理十五分钟后，经过充分的静置，去除掉沉淀，得到澄清前驱体溶液；往溶液中加入O. 1246g聚乙烯吡咯烷酮，充分溶解浓缩后得到均匀稳定的二硼化镁前驱体静电纺丝溶液。实施例6
配制含有O. 1638g硼氢化钠的乙醇溶液以及含有O. 6514g碘化镁的乙醇溶液，分别在上述两溶液中加入O. 019g十六烷基三甲基溴化铵，充分溶解后将硼氢化钠乙醇溶液缓慢滴加到氯化镁乙醇溶液当中，搅拌反应之后超声波处理十五分钟，经过充分的静置，去除掉沉淀，得到澄清前驱体溶液；往溶液中加入O. 1238g聚乙烯吡咯烷酮，充分溶解浓缩后得到均匀稳定的二硼化镁前驱体静电纺丝溶液。
权利要求
1.一种二硼化镁陶瓷纤维前驱体静电纺丝液的制备方法，包括 (1)将含镁化合物溶解于乙醇中，再加入表面活性剂，得到含镁化合物的乙醇溶液；将硼氢化钠溶解于乙醇中，再加入表面活性剂，得到硼氢化钠的乙醇溶液；在搅拌下将上述硼氢化钠的乙醇溶液缓慢滴加到含镁化合物的乙醇溶液中，待完全反应后超声处理广20分钟，静置后过滤掉沉淀，得到前驱体溶液； (2)室温下，将上述前驱体溶液与纺丝助剂均匀混合，浓缩后即得到二硼化镁纤维前驱体静电纺丝液。
2.根据权利要求I所述的一种二硼化镁陶瓷纤维前驱体静电纺丝液的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的含镁化合物为无水氯化镁、无水溴化镁、无水碘化镁中的一种。
3.根据权利要求I所述的一种二硼化镁陶瓷纤维前驱体静电纺丝液的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠。
4.根据权利要求I所述的一种二硼化镁陶瓷纤维前驱体静电纺丝液的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的含镁化合物的乙醇溶液和硼氢化钠的乙醇溶液中表面活性剂的含量之和与含镁化合物的摩尔比为I: f 1:50。
5.根据权利要求I所述的一种二硼化镁陶瓷纤维前驱体静电纺丝液的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的含镁化合物与硼氢化钠的摩尔比为1:广1:10。
6.根据权利要求I所述的一种二硼化镁陶瓷纤维前驱体静电纺丝液的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的纺丝助剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯、羟丙基纤维素中的一种。
7.根据权利要求I所述的一种二硼化镁陶瓷纤维前驱体静电纺丝液的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的纺丝助剂占含镁化合物、硼氢化钠、表面活性剂和纺丝助剂总质量的10 40%。
全文摘要
本发明涉及一种二硼化镁陶瓷纤维前驱体静电纺丝液的制备方法，包括(1)将含镁化合物溶解于乙醇中，再加入表面活性剂，得到含镁化合物的乙醇溶液；将硼氢化钠溶解于乙醇中，再加入表面活性剂，得到硼氢化钠的乙醇溶液；在搅拌下将上述硼氢化钠的乙醇溶液缓慢滴加到含镁化合物的乙醇溶液中，待完全反应后超声处理1~20分钟，静置后过滤掉沉淀，得到前驱体溶液；(2)室温下，将上述前驱体溶液与纺丝助剂均匀混合，浓缩后，即得到二硼化镁纤维前驱体静电纺丝液。本发明的操作工艺简单，成本低廉，对设备的要求低；本发明所制备的纺丝液可纺性良好。
文档编号C04B35/58GK102775148SQ201210241570
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月12日 优先权日2012年7月12日
发明者余木火, 刘振全, 唐彬彬, 孙泽玉, 张靖, 牟世伟, 胡建建, 贾军, 邱显星, 韩克清 申请人:东华大学