一種可紡性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可紡性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠及其制備方法與應(yīng)用，該溶膠主要組分的化學(xué)通式為：MgLn·xH2O，其中L為醋酸根、丙酸根、丙烯酸根、硝酸根、甘氨酸根或/和蘋果酸根，n＝0.5～2，x＝0～6；該溶膠在溶劑中表現(xiàn)為牛頓流體，溶膠脫水后的干粉以及氧化鎂前驅(qū)體纖維均為無定型玻璃態(tài)。本發(fā)明的可紡絲性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠不需要加入任何助紡劑即具有很好的紡絲性能，具有含鎂量高、均勻透明、容易摻雜各種所需的元素的特點(diǎn)，紡絲溶膠在使用過程中無沉淀、無膠結(jié)、無雜質(zhì)、無氣泡，加入溶劑后可以反復(fù)濃縮，重復(fù)使用，長(zhǎng)期保存不變質(zhì)。
【專利說明】一種可紡性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠及其制備方法與應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可紡性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠及其制備方法與應(yīng)用，屬于超高溫耐火材料制備與應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]特種纖維的研制與應(yīng)用是現(xiàn)代材料科學(xué)與技術(shù)重要發(fā)展方向之一。超高溫氧化物纖維是一種結(jié)合了氧化物的耐高溫性能和纖維可紡特性的一種高強(qiáng)度耐火材料，具有質(zhì)量輕、耐高溫、耐熱沖擊、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱率低、比熱容小、耐腐蝕等優(yōu)良的性能，在航空、航天、軍事等尖端技術(shù)和工業(yè)等許多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]氧化鎂(熔點(diǎn)2850°C )是熔點(diǎn)僅次于氧化釷(3300°C，有放射性污染)的高溫金屬氧化物。目前廣泛應(yīng)用的高溫隔熱纖維有氧化鋁纖維、氧化鋯纖維、二氧化硅纖維和巖棉纖維等，但這些纖維基質(zhì)的熔點(diǎn)均低于氧化鎂的熔點(diǎn)，其中莫來石和氧化鋁纖維的最高使用溫度分別只有1400°C和1600°C。氧化鋯的熔點(diǎn)最高(熔點(diǎn)2715°C )，但純氧化鋯在高溫時(shí)會(huì)發(fā)生相變，并伴隨約7%左右的體積變化，需加入適量的相穩(wěn)定劑(氧化鎂、氧化鈣、三氧化二釔和氧化鈰等)，才能夠獲得超高溫下晶相穩(wěn)定的氧化鋯纖維。氧化鎂的相對(duì)分子量為40.3，真密度為3.58g/cm3，以氧化鎂為基質(zhì)的纖維具有質(zhì)量輕、密度小、熔點(diǎn)高和晶相穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具有優(yōu)良的抗熱沖擊性能，能夠在環(huán)境溫度高、熱沖擊頻繁、氧化氣流流速快等嚴(yán)苛的條件下應(yīng)用，是繼氧化鋯纖維之后又一種新型超高溫隔熱纖維。
[0004]目前制備一維棒狀形貌氧化鎂的方法有CVD法、水熱法、沉淀法等，這些方法制備的一維形貌氧化鎂纖維直徑不易控制，長(zhǎng)徑比較小，纖維形貌較差，且存在制備條件要求苛亥IJ，制備產(chǎn)物存在產(chǎn)物不易收集，制備工藝不易放大等缺點(diǎn)。
[0005]靜電紡絲技術(shù)的缺點(diǎn)在于紡絲液中需要加入大量高分子助紡劑，從而造成目標(biāo)元素摩爾含量低、纖維體疏松多孔、纖維強(qiáng)度差、粉化嚴(yán)重，從而限制了氧化鎂纖維的應(yīng)用。
[0006]現(xiàn)有的氧化鎂纖維制備技術(shù)中氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠可紡性較差，而且多為手工紡絲，紡絲效率低，得到的氧化鎂纖維存在形貌較差、晶粒不均勻、疏松多孔以及強(qiáng)度較差等缺點(diǎn)，而且得到的纖維量極少。
[0007]目前離心甩絲和噴吹成纖技術(shù)尚未用于氧化鎂纖維的制備，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)氧化鎂纖維的批量化制備，但需要研制出與這兩種技術(shù)相匹配的紡絲溶膠，這種紡絲溶膠的主要成份是具有高分子線性結(jié)構(gòu)的氧化鎂前驅(qū)體，這種前驅(qū)體必須在濃縮和紡絲過程中均一穩(wěn)定、透明。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中不足，以及離心甩絲和噴吹成纖技術(shù)需要對(duì)氧化鎂纖維紡絲溶膠的特殊要求，本發(fā)明提供了一種原料來源廣泛、工藝簡(jiǎn)單并且可紡性極佳的氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠及其制備方法與應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明的氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠可通過批量化紡絲和高溫?zé)Y(jié)的方法制備氧化鎂纖維，在紡絲過程中不需要添加任何助紡劑，不僅解決了紡絲效率低以及氧化鎂纖維質(zhì)量不均勻和抗拉強(qiáng)度差的缺點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)了氧化鎂纖維的批量化制備。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0011 ] 一種可紡性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠，主要組分的化學(xué)通式為:MgLn.χΗ20，其中L為醋酸根、丙酸根、丙稀酸根、硝酸根、甘氨酸根或/和蘋果酸根，η = 0.5?2，X = O?6 ;該溶膠在溶劑中表現(xiàn)為牛頓流體，溶膠脫水后的干粉以及氧化鎂前驅(qū)體纖維均為無定型玻璃態(tài)。該溶膠能夠在牽伸力的作用下均勻成絲，干燥后成為氧化鎂前驅(qū)體纖維。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的平均粒徑為110?850nm。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，一種可紡性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備方法，步驟如下:
[0014](I)將配體酸溶于溶劑，然后于30?85°C、攪拌條件下加入鎂源，攪拌保溫反應(yīng)
0.2 ?5.0h ;
[0015]或者，于30?85°C、攪拌條件下，分別將鎂源與配體酸加入到溶劑中，攪拌保溫反應(yīng) 0.2 ?5.0h ;
[0016]所述的鎂源為氧化鎂、單質(zhì)鎂、碳酸氫鎂、堿式碳酸鎂、過氧化鎂或/和方鎂石礦粉；
[0017]所述的溶劑為甲醇、雙氧水、異丙醇、乙醇、水、正丙醇或/和四氫呋喃；
[0018]所述的配體酸為醋酸、丙酸、丙烯酸、硝酸、甘氨酸或/和蘋果酸；
[0019]所述的溶劑與鎂源中鎂元素的摩爾比為(3?55):1，所述的鎂源中鎂元素與配體酸的摩爾比為1: (0.4?4.6)；
[0020](2)將步驟⑴反應(yīng)后得到的物料冷卻至室溫，靜置，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為10?145Pa.s，即得。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(I)中所述的溶劑與鎂源中鎂元素的摩爾比為(7?30):1，所述的鎂源中鎂元素與配體酸的摩爾比為1: (0.7?2.7)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，當(dāng)溶劑為水或/和雙氧水時(shí)，水或/和雙氧水與鎂源中鎂元素的摩爾比為(3?32):1 ;當(dāng)溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇或/和四氫呋喃時(shí)，需向體系中補(bǔ)入水或/和雙氧水，補(bǔ)入的水或/和雙氧水與鎂源中鎂元素的摩爾比為(0.2?8):1。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，一種可紡絲性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備方法，步驟如下:
[0024](i)將鎂鹽加入到有機(jī)溶劑中充分溶解，再按水與鎂鹽中鎂元素的摩爾比為(O?6):1加入水，得溶液A ；
[0025]所述鎂鹽選自氯化鎂、溴化鎂、氟化鎂、硝酸鎂及上述鎂鹽的水合物；
[0026]所述的有機(jī)溶劑選自甲醇、乙醇、丙酮、異丙醇、正丙醇或/和四氫呋喃；
[0027]所述的鎂鹽中鎂元素與有機(jī)溶劑的摩爾比為1: (2?35)；
[0028](ii)將配體加入到有機(jī)溶劑中充分溶解，得溶液B ；
[0029]所述的配體選自醋酸鉀、檸檬酸鉀、檸檬酸鈉、醋酸鈉、醋酸銨、丙酸鉀、丙酸銨、丙酸鈉、丙烯酸鉀、丙烯酸鈉、丙烯酸銨及上述化合物的水合物；
[0030]所述的有機(jī)溶劑選自甲醇、乙醇、丙酮、異丙醇、正丙醇或/和四氫呋喃；
[0031]所述的配體與有機(jī)溶劑的摩爾比為1: (2?41);
[0032](iii)在30?70°C溫度下，將溶液A緩慢滴加到溶液B中；或者將溶液B緩慢滴加到溶液A中；或者將溶液A和溶液B同時(shí)緩慢加入容器中，滴加的過程中不斷攪拌，體系溫度控制在30?70°C ;
[0033]控制鎂鹽中鎂元素和配體的摩爾比為1: (0.5?3.6)；
[0034](iv)滴加結(jié)束后，繼續(xù)在30?70°C的溫度范圍內(nèi)保溫并攪拌0.2?1.0h，然后停止攪拌，反應(yīng)液在室溫靜置2?72h，過濾除去不溶物得濾液，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為10?145Pa.s，即得。
[0035]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(i)中水與鎂鹽中鎂元素的的摩爾比(O?2.5):1。
[0036]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(ii)中配體為醋酸鉀、丙酸鉀、丙酸鈉、醋酸鈉或醋酸銨。
[0037]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(iii)中控制鎂鹽中鎂元素和配體的摩爾比為1:(1.7 ?3.0)ο
[0038]根據(jù)本發(fā)明，一種可紡絲性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備方法，步驟如下:
[0039]將鎂鹽溶于溶劑中混合均勻，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為10?145Pa.S，即得；
[0040]所述的鎂鹽選自醋酸鎂、丙酸鎂、檸檬酸鎂、丙烯酸鎂、硝酸鎂、甘氨酸鎂及上述鎂鹽的水合物；所述的溶劑選自水、雙氧水、甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、四氫呋喃或/和丙酮；
[0041]所述的溶劑與鎂鹽的質(zhì)量比為(2?15):1。
[0042]根據(jù)本發(fā)明，上述可紡絲性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠用于制備氧化鎂纖維，具體步驟如下:
[0043]a.氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠的配制
[0044]將氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠靜置脫泡和陳化0.2?7h，得到氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠；
[0045]b.氧化鎂前驅(qū)體纖維的制備
[0046]將氧化鎂纖維前軀體紡絲溶膠離心甩絲，干燥，得氧化鎂前軀體纖維，離心甩絲的工藝為:
[0047]離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為4000?39000r/min，用絲孔直徑為0.05?1.8mm,離心用絲及干燥過程中通干燥熱風(fēng)，熱風(fēng)的溫度為30?80 °C，相對(duì)濕度10?60% ；
[0048]或者，將氧化鎂纖維前軀體紡絲溶膠噴吹成絲，干燥，得氧化鎂前軀體纖維，噴吹成絲的工藝為:
[0049]噴絲孔直徑為0.02?0.40mm,噴吹氣體的壓力為6?20MPa，氣流速率為6?100m/s，氣流溫度為30?155°C，紡絲間相對(duì)濕度低于10?60% ；
[0050]c.氧化鎂纖維的制備
[0051]先將氧化鎂前驅(qū)體纖維充分干燥，氧化鎂前驅(qū)體纖維在氣體或/和蒸汽氣氛中進(jìn)行配體解析處理，配體解析處理的起始溫度為105?270°C，終點(diǎn)溫度為350?1000°C，升溫時(shí)間為2?72h ;然后停止氣氛，繼續(xù)升溫至1000?1800°C煅燒處理，并保溫0.5?5h，自然降溫，即得高強(qiáng)度氧化鎂纖維。
[0052]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟b中離心甩絲所用的甩絲盤外直徑為3?15cm，甩絲盤離接絲裝置的距離為0.5?15m ;離心甩絲及干燥過程中通干燥熱風(fēng)的溫度為30?60°C，相對(duì)濕度為15?45%。氧化鎂纖維前軀體紡絲溶膠通過甩絲盤邊緣的空隙高速甩出，在離心力的作用下完成牽伸成絲形成氧化鎂前驅(qū)體纖維。
[0053]根據(jù)本發(fā)明，步驟b中噴吹成絲是采用高壓空氣、氮?dú)饣蛘羝麑?duì)氧化鎂纖維前軀體紡絲溶膠進(jìn)行噴吹，使氧化鎂纖維前軀體紡絲溶膠在氣流的作用下分散和牽伸形成氧化鎂前驅(qū)體纖維的過程。
[0054]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟c中采用熱風(fēng)或微波對(duì)氧化鎂前驅(qū)纖維體進(jìn)行干燥，熱風(fēng)或微波的溫度為30?175°C，干燥時(shí)間為0.2?2h。
[0055]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟c中所述的配體解析處理和煅燒處理均在解析爐內(nèi)進(jìn)行，氧化鎂前驅(qū)體纖維的填充度為5?85%，體積分?jǐn)?shù)。
[0056]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的配體解析處理的升溫速率為0.5?3°C /min，起始溫度為110?170°C，終點(diǎn)溫度為500?800°C ;所述的煅燒處理的升溫速率為0.5?6°C /min,在氣氛停止后繼續(xù)升溫至1200?1600°C，保溫0.5?4.5h。
[0057]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，氣體氣氛為氧氣、氨氣和氮?dú)庵械囊环N或幾種組合，所述的蒸汽氣氛為水蒸氣或/和吡啶蒸汽。
[0058]根據(jù)本發(fā)明，氧化鎂是目前成本最低的鎂源，本發(fā)明所用氧化鎂包括市售的普通氧化鎂、輕質(zhì)氧化鎂、重質(zhì)氧化鎂、活性氧化鎂、納米氧化鎂以及用于橡膠填料等專有用途的氧化鎂，方鎂石礦粉經(jīng)過預(yù)處理后也可以作為原料氧化鎂使用，采用氧化鎂有利于降低氧化鎂纖維的成本。
[0059]氧化鎂與配體酸在反應(yīng)過程中也會(huì)放出大量的熱，如果放出的熱不能有效移走，會(huì)使反應(yīng)體系的溫度升高，過高的溫度會(huì)加快反應(yīng)速率，反應(yīng)速率加快會(huì)進(jìn)一步造成體系內(nèi)熱積累而急劇升溫，引起反應(yīng)體系爆沸沖料，從而引發(fā)生產(chǎn)事故。反應(yīng)體系內(nèi)積聚的熱量會(huì)惡化氧化鎂纖維前驅(qū)體的紡絲性能，甚至造成合成的含鎂配體解離析出，進(jìn)而導(dǎo)致紡絲溶膠失效。另一方面，含鎂物質(zhì)和配體酸必須在一定溫度下才能有效引發(fā)反應(yīng)生成氧化鎂纖維前驅(qū)體，溫度過低反應(yīng)無法引發(fā)，因此在開始前需要對(duì)反應(yīng)體系加熱，使反應(yīng)體系達(dá)到氧化鎂纖維前驅(qū)體合成所需溫度，氧化鎂纖維前驅(qū)體合成反應(yīng)開始后，由于反應(yīng)生成大量的熱，所以需對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行冷卻降溫。
[0060]本發(fā)明所制備的氧化鎂纖維可在1800?2700°C的條件下可長(zhǎng)期使用，具有比重輕、強(qiáng)度高等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，可用于航空航天和工業(yè)窯爐等方面，具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。
[0061]本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)良效果:
[0062]1、本發(fā)明的可紡絲性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠不需要加入任何助紡劑即具有很好的紡絲性能，具有含鎂量高、均勻透明、容易摻雜各種所需的元素的特點(diǎn)，紡絲溶膠在使用過程中無沉淀、無膠結(jié)、無雜質(zhì)、無氣泡，加入溶劑后可以反復(fù)濃縮，重復(fù)使用，長(zhǎng)期保存不變質(zhì)。
[0063]2、本發(fā)明的可紡絲性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備采用一步溶劑法，即前驅(qū)體合成和紡絲液制備均采用同種溶劑，簡(jiǎn)化了制備環(huán)節(jié)，提高了氧化鎂前驅(qū)體的產(chǎn)率。
[0064]3、本發(fā)明的可紡絲性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備所用的工藝路線簡(jiǎn)單、可控、可靠，易于規(guī)?；a(chǎn)，同時(shí)具有成本低和綠色環(huán)保的特征。
[0065]4、本發(fā)明離心甩絲和氣流噴吹設(shè)備簡(jiǎn)單，出絲速率快，適合規(guī)?；B續(xù)生產(chǎn)。離心甩絲中通過對(duì)紡絲溶膠粘度、紡絲孔徑、紡絲盤直徑、電機(jī)轉(zhuǎn)速、甩絲間溫度和濕度、給風(fēng)量大小、甩絲盤與接收器的距離等工藝參數(shù)的控制，可以獲得不同長(zhǎng)度和單絲直徑的氧化鎂前驅(qū)體纖維。噴吹成絲的優(yōu)點(diǎn)在于紡絲速度快，但纖維的長(zhǎng)度和直徑均勻程度較離心甩絲法短。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0066]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中的氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠實(shí)物照片；
[0067]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中的氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠粒度分布圖；
[0068]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中的氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠流型圖；
[0069]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中氧化鎂前驅(qū)體纖維的XRD相圖；
[0070]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中氧化鎂前驅(qū)體纖維的實(shí)物照片；
[0071]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1中制得的氧化鎂纖維的照片；
[0072]圖7為本發(fā)明實(shí)施例1中最高煅燒溫度為1200°C時(shí)制得的氧化鎂纖維電鏡照片；
[0073]圖8為本發(fā)明實(shí)施例2中最高煅燒溫度為1500°C時(shí)制得的氧化鎂纖維電鏡照片；
[0074]圖9為本發(fā)明實(shí)施例1中的氧化鎂纖維的X-射線衍射光譜；
[0075]圖10為本發(fā)明對(duì)比例I中的甲酸鎂水溶液濃縮后發(fā)生沉淀的實(shí)物圖；
[0076]圖11為本發(fā)明對(duì)比例2中的乳酸鎂水溶液濃縮后發(fā)生沉淀的實(shí)物圖；
[0077]圖12為本發(fā)明對(duì)比例3中的不進(jìn)行干燥，在室溫下且濕度較大情況下制得的氧化鎂纖維圖。

【具體實(shí)施方式】
[0078]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。
[0079]實(shí)施例1:
[0080](I)氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備
[0081]稱取165.0g冰醋酸，溶于390g甲醇中，溶解溫度為30°C，加入時(shí)間為0.2h，加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌0.2h,之后分批加入34.0g水和40.0g氧化鎂，加入時(shí)間為0.5h、攪拌速度120r/min，加入結(jié)束后置于室溫繼續(xù)攪拌0.5h，停止攪拌，在室溫靜置1.5h后，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮至25°C粘度為40Pa.s，即得氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠；
[0082]該溶膠主要化學(xué)組成為Mg(Ac)2.2Η20，以溶膠的形式存在，溶膠的實(shí)物圖如圖1所示，溶膠粒徑的分布如圖2所示，流型由圖3所示；
[0083]由圖1可以看出:該溶膠均勻透明，無沉淀，無析出；
[0084]由圖2可知:溶膠粒子的粒徑分布在4?500nm的范圍內(nèi)，平均粒徑在120nm左右；
[0085]由圖3可知:氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠在甲醇中表現(xiàn)為為牛頓流體；
[0086](2)氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠的制備
[0087]將氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠，靜置1.0h,獲得氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠；
[0088](3)氧化鎂前驅(qū)體纖維的制備
[0089]在溫度為37°C，相對(duì)濕度為20%的條件下，將氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠加入甩絲盤，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為16000r/min，用絲孔線速度為120m/s，用絲盤離接絲盤高度為1.5m，用絲孔徑為0.2mm，通過離心作用將氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠高速甩出，經(jīng)離心力均勻牽伸，獲得無序堆積的氧化鎂前驅(qū)體纖維；
[0090]氧化鎂前驅(qū)體纖維的XRD相圖如圖4所示，氧化鎂前驅(qū)體纖維的實(shí)物圖片如圖5所示；
[0091]由圖4可知，氧化鎂前驅(qū)體纖維為無定型結(jié)構(gòu)；
[0092]由圖5可以看到，氧化鎂前驅(qū)體纖維規(guī)整有序，纖維長(zhǎng)度可達(dá)1cm以上；
[0093](4)氧化鎂纖維的制備
[0094]氧化鎂前驅(qū)體纖維置于50°C的熱風(fēng)中處理0.5h脫除甲醇，然后在水蒸汽氣氛進(jìn)行配體解析處理，升溫速率為1.20C /min，起點(diǎn)溫度120°C，終點(diǎn)溫度540°C;停止通氣氛，然后以0.8°C /min的升溫速率升溫至1200°C，并在1200°C保溫2.0h,自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。
[0095]氧化鎂纖維的實(shí)物照片如圖6所示，氧化鎂纖維電鏡下的表面形貌如圖7所示；氧化鎂纖維的晶相如圖9所示；
[0096]由圖6和圖7可知，所制得的氧化鎂纖維為白色蓬松狀態(tài)，氧化鎂纖維的長(zhǎng)度可達(dá)2mm以上，氧化鎂纖維的直徑為約為7?11 y m，氧化鎂纖維直徑均勻、形貌完整，纖維之間不粘連、無渣球；
[0097]由圖9可見:氧化鎂纖維為純立方相結(jié)晶。
[0098]實(shí)施例2:
[0099](I)氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備
[0100]稱取173.0g丙酸，溶于120g水中，溶解溫度為30°C，加入時(shí)間為0.2h，加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌1.0h，之后分批加入40.0g氧化鎂，加入時(shí)間為0.5h、攪拌速度120r/min，加入結(jié)束后置于室溫繼續(xù)攪拌0.5h，停止攪拌，在室溫靜置1.5h后，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮至25°C粘度為47Pa.s，即得氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠；
[0101]主要化學(xué)組成為Mg(CH3C00).χΗ20，x = O?3，以溶膠的形式存在，屬于牛頓流體，該溶膠均勾透明，無沉淀，無析出；
[0102](2)氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠的制備
[0103]將氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠，靜置1.0h，獲得氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠；
[0104](3)氧化鎂前驅(qū)體纖維的制備
[0105]在溫度為47°C，相對(duì)濕度為25%的條件下，將氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠加入甩絲盤，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為20000r/min，通過離心作用將氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠高速甩出，經(jīng)離心力均勻牽伸，獲得無序堆積的氧化鎂前驅(qū)體纖維；
[0106](4)氧化鎂纖維的制備
[0107]氧化鎂前驅(qū)體纖維置于50°C的熱風(fēng)中干燥0.5h，然后通入水蒸汽氣氛進(jìn)行配體解析處理，升溫速率為2.50C /min，起點(diǎn)溫度110°C，終點(diǎn)溫度650°C;停止通氣氛，之后繼續(xù)以1.0°C /min的升溫速率升溫至1500°C，并在1500°C下保溫2.0h,自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。氧化鎂纖維的電鏡照片如圖8所示，由圖8可知，氧化鎂纖維的直徑約為2?4 μ m，長(zhǎng)度約為2?6mm，纖維比較致密，抗拉強(qiáng)度約為2.0GPa。
[0108]實(shí)施例3:
[0109]如實(shí)施例1所述，所不同的是將步驟(I)中的甲醇溶劑換成乙醇，乙醇用量為520g，
[0110]氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的粘度調(diào)整為25Pa.S。
[0111]將步驟⑵靜置時(shí)間調(diào)整為2h。
[0112]將步驟(3)中電機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)?6000r/min，甩絲間溫度為28°C，相對(duì)濕度調(diào)整為30%。
[0113]將步驟(4)中的配體解析處理所用氣氛采用氮?dú)鈿夥?，升溫速率設(shè)定為0.5°C /min,起點(diǎn)溫度170°C，終點(diǎn)溫度500°C，之后停止氣氛，繼續(xù)以1.5°C /min的升溫速率升溫至1300°C，并在1300°C下保溫3.0h,自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。
[0114]實(shí)施例4:
[0115]如實(shí)施例1所述，所不同的是將步驟(I)中的氧化鎂換成氫氧化鎂，即稱取59.0g氫氧化鎂，氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的粘度調(diào)整變?yōu)?5Pa.So
[0116]將步驟⑵靜置時(shí)間調(diào)整為此。
[0117]將步驟(3)中電機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)?6000r/min，甩絲間溫度變?yōu)?8°C，相對(duì)濕度調(diào)整為30%。
[0118]將步驟⑷中配體解析處理的升溫速率變?yōu)?.50C /min,起點(diǎn)溫度110°C，終點(diǎn)溫度450°C，停止通氣氛，之后繼續(xù)以1.70C /min的升溫速率升溫至1500°C，并在1500°C下保溫1.0h,自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。
[0119]實(shí)施例5:
[0120]如實(shí)施例1所述，所不同的是將步驟⑴中的醋酸換成丙酸，即稱取214.0g丙酸；甲醇的量由390g變?yōu)?40g ;分批加入的水量由34.0g變?yōu)?6.0g，氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的粘度調(diào)整為47Pa.S?
[0121]將步驟(2)中靜置時(shí)間調(diào)整為1.5h。
[0122]將步驟(3)中電機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)?6000r/min，甩絲間溫度為45°C，相對(duì)濕度調(diào)整為10%。
[0123]將步驟⑷中配體解析處理的升溫速率變?yōu)?.50C /min，起點(diǎn)溫度170°C，終點(diǎn)溫度700°C，停止通氣氛，之后繼續(xù)以2.70C /min的升溫速率升溫至1000°C，并在1000°C下保溫1.0h,自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。
[0124]實(shí)施例6:
[0125]如實(shí)施例1所述，所不同的是將步驟(I)中的醋酸換成丙烯酸，即稱取199.0g丙烯酸；溶劑溫度由30°C變?yōu)?5°C;甲醇的量由390g變?yōu)?40g ;分批加入的水量由34.0g變?yōu)?6.0g，氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的粘度調(diào)整為58Pa.S。
[0126]將步驟(2)中靜置時(shí)間調(diào)整為5h。
[0127]將步驟(3)中電機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)?0000r/min，甩絲間溫度為48°C，相對(duì)濕度調(diào)整為40%。
[0128]將步驟⑷中配體解析處理的升溫速率變?yōu)?.50C /min,起點(diǎn)溫度130°C，終點(diǎn)溫度550°C，停止通氣氛，之后繼續(xù)以1.50C /min的升溫速率升溫至1400°C，并在1400°C下保溫4.0h,自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。
[0129]實(shí)施例7:
[0130]如實(shí)施例2所述，所不同的是將步驟(I)中的丙酸換成甘氨酸，即稱取210.0g甘氨酸；將氧化鎂變成氫氧化鎂，即稱取59.0g氫氧化鎂；溶劑溫度由30°C變?yōu)?0°C ;加入的水量由I50g變?yōu)?50g，氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的粘度調(diào)整為32Pa.s?
[0131]將步驟(2)中靜置時(shí)間調(diào)整為1.0h。
[0132]將步驟(3)中電機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)?0000r/min，甩絲間溫度為54°C，相對(duì)濕度調(diào)整為20%。
[0133]將步驟⑷中配體解析處理的升溫速率變?yōu)?.50C /min，起點(diǎn)溫度110°C，終點(diǎn)溫度700°C，停止通氣氛，之后繼續(xù)以2.00C /min的升溫速率升溫至1500°C，并在1500°C下保溫4.0h后自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。
[0134]所得產(chǎn)品的主要指標(biāo)為纖維直徑為2?5 μπι，長(zhǎng)度為6?11mm，抗拉強(qiáng)度變?yōu)?.4GPa0
[0135]實(shí)施例8:
[0136](I)氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備
[0137]稱取127.0g丙酸鎂，溶于10g水中，溶解溫度40°C，加入時(shí)間為0.2h，攪拌速度為240r/min，加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌0.5h，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為45Pa.s，即得氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠；
[0138](2)氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠的制備
[0139]將氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠靜置1.0h,獲得氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠；
[0140](3)氧化鎂前驅(qū)體纖維的制備
[0141]在溫度為70°C，相對(duì)濕度為20%的條件下，將氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠加入用絲盤，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為14000r/min，離心用絲用用絲盤離接絲盤高度為1.5m，用絲孔徑為
0.2_，通過離心作用將氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠高速甩出，經(jīng)離心力均勻牽伸，獲得無序堆積的氧化鎂前驅(qū)體纖維；
[0142](4)氧化鎂纖維的制備
[0143]氧化鎂前驅(qū)體纖維置于70°C的熱風(fēng)中干燥，然后在氧氣氣氛下以1.50C /min的升溫速率對(duì)氧化鎂前驅(qū)體纖維進(jìn)行配體解析處理，起點(diǎn)溫度150°C，終點(diǎn)溫度590°C;停止通氧氣，繼續(xù)以2V /min的升溫速率升溫至1200°C，并在1200°C保溫3.0h,自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。
[0144]所得產(chǎn)品的主要指標(biāo)纖維直徑約為4?6 μ m，長(zhǎng)度約為4?8mm，抗拉強(qiáng)度約為
0.9GPa0
[0145]實(shí)施例9:
[0146](I)氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備
[0147]稱取142.0g五水硝酸鎂，溶于240g甲醇中，溶解溫度40°C，加入時(shí)間為0.5h，攪拌速度為200r/min，加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌lh，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為60Pa.s，即得氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠；
[0148](2)氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠的制備
[0149]將氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠靜置2.0h,獲得氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠；
[0150](3)氧化鎂前驅(qū)體纖維的制備
[0151]在通干燥熱風(fēng)的條件下，將氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠加入甩絲盤，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為18500r/min，通過離心作用將氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠高速甩出，經(jīng)離心力均勻牽伸，獲得無序堆積的氧化鎂前驅(qū)體纖維；
[0152](4)氧化鎂纖維的制備
[0153]將氧化鎂前驅(qū)體纖維置于50°C的熱風(fēng)中脫除甲醇，然后在氨氣氣氛下以0.8°C /min的升溫速率對(duì)氧化鎂前驅(qū)體纖維進(jìn)行配體解析處理，起點(diǎn)溫度140°C，終點(diǎn)溫度540°C ;停止通氣氛，繼續(xù)以0.80C /min的升溫速率升溫至1200°C，并在1500°C下保溫0.2h,自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。
[0154]所得產(chǎn)品的主要指標(biāo)纖維直徑約為2?4μπι，長(zhǎng)度約為2?5mm，抗拉強(qiáng)度約為1.1GPa0
[0155]實(shí)施例10:
[0156](I)氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備
[0157]稱取110.0g四水醋酸鎂，溶于35g水中，溶解溫度為50°C，加入時(shí)間為0.5h，待四水醋酸鎂完全溶解后，向溶膠加入200g甲醇溶膠，加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌2.0h，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為39Pa.s,即得氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠；
[0158](2)氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠的制備
[0159]將氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠靜置1.0h,獲得氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠；
[0160](3)氧化鎂前驅(qū)體纖維的制備
[0161]在溫度40°C，相對(duì)濕度42%，將氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠加入甩絲盤，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為10000r/min，通過離心作用將用絲液高速用出，經(jīng)離心力均勾牽伸，獲得無序堆積的氧化鎂前驅(qū)體纖維；
[0162](4)氧化鎂纖維的制備
[0163]氧化鎂前驅(qū)體纖維置于30°C的熱風(fēng)中干燥，然后在吡啶蒸汽氣氛下以2.0°C /min的升溫速率對(duì)氧化鎂前驅(qū)體纖維進(jìn)行配體解析處理，起點(diǎn)溫度110°c，終點(diǎn)溫度700°C;停止通氣氛，之后繼續(xù)以1.20C /min的升溫速率升溫至1500°C，并在1500°C下保溫2h，自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。
[0164]所得產(chǎn)品的主要指標(biāo)纖維直徑約為3?6 μπι，長(zhǎng)度約為4?6mm，抗拉強(qiáng)度約為1.0GPa0
[0165]實(shí)施例11:
[0166](I)氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備
[0167]稱取135.0g丙烯酸鎂，溶于360g甲醇中，溶解溫度為40 °C，加入時(shí)間為0.5h，加入結(jié)束后向溶膠中補(bǔ)充25.0g水并繼續(xù)攪拌1.0h，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為42Pa.s,即得氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠；
[0168](2)氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠的制備
[0169]將氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠靜置1.2h,獲得氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠；
[0170](3)氧化鎂前驅(qū)體纖維的制備
[0171]采用噴吹成纖技術(shù)制備氧化鎂前驅(qū)體纖維，具體工藝參數(shù)為:噴絲孔直徑為
0.08mm，氣流的壓力為lOMPa，氣流速率為50m/s ；
[0172](4)氧化鎂纖維的制備
[0173]氧化鎂前驅(qū)體纖維置于30°C的熱風(fēng)中脫除甲醇，然后在水蒸汽氣氛下以2.(TC /min的升溫速率對(duì)氧化鎂前驅(qū)體纖維進(jìn)行配體解析處理，起點(diǎn)溫度110°C，終點(diǎn)溫度700°C ;停止通氣氛，之后繼續(xù)以1.20C /min的升溫速率升溫至1000°C，并在1500°C下保溫2h，自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。
[0174]所得產(chǎn)品的主要指標(biāo)纖維直徑約為12?15 μ m，長(zhǎng)度約為3?6mm，抗拉強(qiáng)度約為1.4GPa0
[0175]實(shí)施例12:
[0176]如實(shí)施例11所述，所不同的是將步驟(I)中的甲醇溶劑換成無水乙醇；稱取100.0g丙烯酸鎂，溶于240g無水乙醇中，并加入7.0g水，攪拌至充分溶解，氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的粘度調(diào)整為25Pa.S?
[0177]將步驟(2)中靜置時(shí)間調(diào)整為2.0h。
[0178]將步驟(3)中電機(jī)轉(zhuǎn)速為16000r/min，甩絲間溫度為28°C，相對(duì)濕度調(diào)整為30%。
[0179]將步驟(4)中水蒸氣氣氛下升溫速率設(shè)定為0.50C /min,起點(diǎn)溫度170°C，終點(diǎn)溫度500°C;之后停止水蒸汽，繼續(xù)以1.20C /min的升溫速率升溫至1200°C，并在1200°C下保溫1.0h,自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。
[0180]所得產(chǎn)品的主要指標(biāo)為纖維直徑為3?6 μ m，長(zhǎng)度為4?8 μ m，抗拉強(qiáng)度變?yōu)?br> 1.0GPa0
[0181]實(shí)施例13:
[0182]如實(shí)施例1所述，不同的是將步驟(I)中氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備的方法調(diào)整為:稱取107.0g碳酸氫鎂，加入580g甲醇中，溶劑溫度為30°C，攪拌速度為120r/min，加入時(shí)間為0.5h，之后向體系補(bǔ)充82.0g水，并向體系加入230.0g丙酸，加入時(shí)間為0.6h、攪拌速度150r/min，然后停止攪拌，反應(yīng)液在室溫靜置0.2h,過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為45Pa.s，即得氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠。
[0183]將步驟(2)中靜置時(shí)間調(diào)整為2.0h。
[0184]將步驟(3)中電機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)?1000r/min，甩絲間溫度為48°C，相對(duì)濕度調(diào)整為20%。
[0185]將步驟(4)中水蒸汽氣氛下升溫速率設(shè)定為1.50C /min,起點(diǎn)溫度130°C，終點(diǎn)溫度700°C;停止氣氛，之后繼續(xù)以1.20C /min的升溫速率升溫至1500°C，并在1500°C下保溫
1.0h,自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。
[0186]所得產(chǎn)品的主要指標(biāo)為纖維直徑2?6 μπι，長(zhǎng)度為5?10mm，抗拉強(qiáng)度變?yōu)?br> 1.2GPa0
[0187]實(shí)施例14:
[0188]如實(shí)施例1所述，不同的是將步驟(I)中氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備的方法調(diào)整為:稱取100.0g堿式碳酸鎂，加入180g甲醇中，溶劑溫度為37°C，攪拌速度為120r/min，加入時(shí)間為1.5h，之后向體系補(bǔ)充42.0g水，并向體系加入219.0g丙酸，加入時(shí)間為0.5h、攪拌速度180r/min，然后停止攪拌，反應(yīng)液在室溫靜置0.6h，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為35Pa.s，即得氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠。
[0189]將步驟(2)中靜置時(shí)間調(diào)整為0.5h。
[0190]將步驟(3)中電機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)?6000r/min，甩絲間溫度為38°C，相對(duì)濕度調(diào)整為35%。
[0191]將步驟(4)中水蒸汽氣氛下升溫速率設(shè)定為1.50C /min，起點(diǎn)溫度110°C，終點(diǎn)溫度650°C ;之后繼續(xù)以1.50C /min的升溫速率升溫至1300°C，并在1300°C下保溫2.5h，自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。
[0192]所得產(chǎn)品的主要指標(biāo)為纖維直徑2?5 μπι，長(zhǎng)度為3?9mm，抗拉強(qiáng)度變?yōu)?br> 1.2GPa0
[0193]實(shí)施例15:
[0194]如實(shí)施例2所述，不同的是將步驟(I)中氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備的方法為:稱取170.0g丙酸，加入240g水中，溶劑溫度為30°C，攪拌速度為120r/min，加入時(shí)間為
0.5h，之后向體系加入93.0g堿式碳酸鎂，加入時(shí)間為0.2h，加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌1.0h，攪拌速度90r/min，然后停止攪拌，反應(yīng)液在室溫靜置0.5h后，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為47Pa.s，即得氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠。所獲得產(chǎn)品指標(biāo)與實(shí)施例2相比無變化。
[0195]實(shí)施例16:
[0196]如實(shí)施例1所述，不同的是將步驟(I)中氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備的方法調(diào)整為:稱取180g冰醋酸，溶于420g甲醇中，溶劑溫度為45°C，攪拌速度為900r/min，加入時(shí)間為0.2h,之后向體系加入45.0g水和137.0g碳酸氫鎂，加入時(shí)間為1.2h、攪拌速度900r/min，然后繼續(xù)攪拌1.0h，攪拌結(jié)束后室溫靜置1.0h后，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為46Pa.s，即得氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠。
[0197]將步驟(2)中靜置時(shí)間調(diào)整為1.3h。
[0198]將步驟(3)中電機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)?3000r/min，甩絲間溫度為48 °C。
[0199]將步驟(4)中水蒸汽氣氛下升溫速率設(shè)定為2.50C /min,起點(diǎn)溫度130°C，終點(diǎn)溫度550 °C;停止氣氛，之后繼續(xù)以2.2 0C /min的升溫速率升溫至1100 °C，并在1100 °C下保溫3.0h,自然降溫，可得到本發(fā)明所述的氧化鎂纖維。
[0200]所得產(chǎn)品的主要指標(biāo)為纖維直徑2?5 μπι，長(zhǎng)度為3?7mm，抗拉強(qiáng)度變?yōu)?br> 1.3GPa0
[0201]實(shí)施例17:
[0202]如實(shí)施例16所述，不同的是將步驟(I)中氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備的方法調(diào)整為:稱取121.0g無水氯化鎂，溶于240g甲醇中，攪拌至充分溶解，所得溶膠標(biāo)記為A液。稱取205.0g醋酸鉀，溶于520g甲醇中，并加入40g去離子水，攪拌至充分溶解，所得溶膠標(biāo)記為B液，在30°C溫度下，將溶膠A滴加到溶膠B中，滴加時(shí)間為30min，滴加過程中不斷攪拌并在滴加結(jié)束后繼續(xù)攪拌lh，停止攪拌后將反應(yīng)液常溫下靜置12h，過濾，沉淀物為氯化鈉，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為46Pa.s,即為氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠。
[0203]對(duì)比例1:
[0204]如實(shí)施例1所述，不同的是步驟⑴的冰醋酸換為甲酸。
[0205]即稱取105.0g甲酸，溶于390g甲醇中，溶解溫度為30°C，加入時(shí)間為0.2h，加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌0.2h，之后向溶膠中分批加入34.0g水和40.0g氧化鎂，加入時(shí)間為0.5h，加入結(jié)束后置于室溫繼續(xù)攪拌0.5h，停止攪拌，反應(yīng)液在室溫靜置1.5h后，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮，濃縮過程中會(huì)出現(xiàn)沉淀(如圖10所示)，而不會(huì)形成具有可紡性的溶膠。
[0206]對(duì)比例2:
[0207]如實(shí)施例1所述，不同的是步驟(I)的冰醋酸換為乳酸。
[0208]即稱取200.0g乳酸，溶于390g甲醇中，溶解溫度為30°C，加入時(shí)間為0.2h，加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌0.2h，之后向溶膠中分批加入34.0g水和40.0g氧化鎂，加入時(shí)間為0.5h，加入結(jié)束后置于室溫繼續(xù)攪拌0.5h，停止攪拌，反應(yīng)液在室溫靜置1.5h后，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮，濃縮過程中會(huì)出現(xiàn)沉淀(如圖11所示)，而不會(huì)形成具有可紡性的溶膠。
[0209]由對(duì)比例I和對(duì)比例2可知:本發(fā)明的可紡性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠必須在特定的配體，特定的溶劑以及特定的制備條件下才能夠獲得，是在經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)優(yōu)選及驗(yàn)證的基礎(chǔ)上取得的有效發(fā)明成果。
[0210]對(duì)比例3:
[0211]如實(shí)施例1所述，不同的是步驟(3)的離心甩絲過程中不進(jìn)行干燥，在室溫下、濕度超過60%的條件下進(jìn)行，所得到的前驅(qū)體纖維如圖12所示。
[0212]由圖12可以看出，如果在紡絲過程中不對(duì)溫度和濕度進(jìn)行限制，得到的氧化鎂前驅(qū)體纖維將會(huì)相互粘連、板結(jié)甚至受潮融結(jié)，進(jìn)而氧化鎂纖維的形貌將會(huì)被破壞。
【權(quán)利要求】
1.一種可紡性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠，其特征在于，該溶膠主要組分的化學(xué)通式為:MgLn.χΗ20，其中L為醋酸根、丙酸根、丙烯酸根、硝酸根、甘氨酸根或/和蘋果酸根，η =0.5?2，X = O?6 ;該溶膠在溶劑中表現(xiàn)為牛頓流體，溶膠脫水后的干粉以及氧化鎂前驅(qū)體纖維均為無定型玻璃態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可紡性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠，其特征在于，所述的氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的平均粒徑為110?850nm。
3.一種權(quán)利要求1或2所述的可紡性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備方法，步驟如下: (1)將配體酸溶于溶劑，然后于30?85°C、攪拌條件下加入鎂源，攪拌保溫反應(yīng)0.2?5.0h ； 或者，于30?85°C、攪拌條件下，分別將鎂源與配體酸加入到溶劑中，攪拌保溫反應(yīng)0.2 ?5.0h ; 所述的鎂源為氧化鎂、單質(zhì)鎂、碳酸氫鎂、堿式碳酸鎂、過氧化鎂或/和方鎂石礦粉； 所述的溶劑為甲醇、雙氧水、異丙醇、乙醇、水、正丙醇或/和四氫呋喃； 所述的配體酸為醋酸、丙酸、丙烯酸、硝酸、甘氨酸或/和蘋果酸； 所述的溶劑與鎂源中鎂元素的摩爾比為(3?55):1，所述的鎂源中鎂元素與配體酸的摩爾比為1: (0.4?4.6)； (2)將步驟(I)反應(yīng)后得到的物料冷卻至室溫，靜置，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為10?145Pa.s，即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可紡性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的溶劑與鎂源中鎂元素的摩爾比為(7?30): 1，所述的鎂源中鎂元素與配體酸的摩爾比為1: (0.7?2.7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可紡性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備方法，其特征在于，當(dāng)溶劑為水或/和雙氧水時(shí)，水或/和雙氧水與鎂源中鎂元素的摩爾比為(3?32):1 ;當(dāng)溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇或/和四氫呋喃時(shí)，向體系中補(bǔ)入水或/和雙氧水，補(bǔ)入的水或/和雙氧水與鎂源中鎂元素的摩爾比為(0.2?8):1。
6.一種權(quán)利要求1或2所述的可紡性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備方法，步驟如下: (i)將鎂鹽加入到有機(jī)溶劑中充分溶解，再按水與鎂鹽中鎂元素的摩爾比為(O?6):1加入水，得溶液A ； 所述鎂鹽選自氯化鎂、溴化鎂、氟化鎂、硝酸鎂及上述鎂鹽的水合物； 所述的有機(jī)溶劑選自甲醇、乙醇、丙酮、異丙醇、正丙醇或/和四氫呋喃； 所述的鎂鹽中鎂元素與有機(jī)溶劑的摩爾比為1: (2?35); (?)將配體加入到有機(jī)溶劑中充分溶解，得溶液B ; 所述的配體選自醋酸鉀、檸檬酸鉀、檸檬酸鈉、醋酸鈉、醋酸銨、丙酸鉀、丙酸銨、丙酸鈉、丙烯酸鉀、丙烯酸鈉、丙烯酸銨及上述化合物的水合物； 所述的有機(jī)溶劑選自甲醇、乙醇、丙酮、異丙醇、正丙醇或/和四氫呋喃； 所述的配體與有機(jī)溶劑的摩爾比為1: (2?41); (iii)在30?70°C溫度下，將溶液A緩慢滴加到溶液B中；或者將溶液B緩慢滴加到溶液A中；或者將溶液A和溶液B同時(shí)緩慢加入容器中，滴加的過程中不斷攪拌，體系溫度控制在30?70°C ; 控制鎂鹽中鎂元素和配體的摩爾比為1: (0.5?3.6)； (iv)滴加結(jié)束后，繼續(xù)在30?70°C的溫度范圍內(nèi)保溫并攪拌0.2?1.0h,然后停止攪拌，反應(yīng)液在室溫靜置2?72h，過濾除去不溶物得濾液，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為10?145Pa.s，即得。
7.一種權(quán)利要求1或2所述的可紡性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠的制備方法，步驟如下: 將鎂鹽溶于溶劑中混合均勻，過濾去除不溶性雜質(zhì)，將濾液濃縮至25°C溫度下的粘度范圍為10?145Pa.s，即得； 所述的鎂鹽選自醋酸鎂、丙酸鎂、檸檬酸鎂、丙烯酸鎂、硝酸鎂、甘氨酸鎂及上述鎂鹽的水合物；所述的溶劑選自水、雙氧水、甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、四氫呋喃或/和丙酮； 所述的溶劑與鎂鹽的質(zhì)量比為(2?15):1。
8.權(quán)利要求1或2所述的可紡絲性氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠在制備氧化鎂纖維中的應(yīng)用，具體步驟如下: a.氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠的配制 將氧化鎂纖維前驅(qū)體溶膠靜置脫泡和陳化0.2?7h，得到氧化鎂纖維前驅(qū)體紡絲溶膠； b.氧化鎂前驅(qū)體纖維的制備 將氧化鎂纖維前軀體紡絲溶膠離心甩絲，干燥，得氧化鎂前軀體纖維，離心甩絲的工藝為: 離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為4000?39000r/min，用絲孔直徑為0.05?1.8mm，離心用絲及干燥過程中通干燥熱風(fēng)，熱風(fēng)的溫度為30?80°C，相對(duì)濕度10?60% ; 或者，將氧化鎂纖維前軀體紡絲溶膠噴吹成絲，干燥，得氧化鎂前軀體纖維，噴吹成絲的工藝為: 噴絲孔直徑為0.02?0.40mm，噴吹氣體的壓力為6?20MPa，氣流速率為6?100m/s，氣流溫度為30?155°C，紡絲間相對(duì)濕度低于10?60% ; c.氧化鎂纖維的制備 先將氧化鎂前驅(qū)體纖維充分干燥，氧化鎂前驅(qū)體纖維在氣體或/和蒸汽氣氛中進(jìn)行配體解析處理，配體解析處理的起始溫度為105?270°C，終點(diǎn)溫度為350?1000°C，升溫時(shí)間為2?72h ;然后停止氣氛，繼續(xù)升溫至1000?1800°C煅燒處理，并保溫0.5?5h，自然降溫，即得高強(qiáng)度氧化鎂纖維。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的配體解析處理的升溫速率為0.5?30C /min，起始溫度為110?170°C，終點(diǎn)溫度為500?800°C ;所述的煅燒處理的升溫速率為0.5?6°C /min,在氣氛停止后繼續(xù)升溫至1200?1600°C，保溫0.5?4.5h。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，氣體氣氛為氧氣、氨氣和氮?dú)庵械囊环N或幾種組合，所述的蒸汽氣氛為水蒸氣或/和吡啶蒸汽。
【文檔編號(hào)】C04B35/01GK104446378SQ201410777448
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】許東, 王新強(qiáng), 林學(xué)軍, 朱陸益, 劉雪松, 張光輝, 劉紅靜, 袁康康, 鄭磊 申請(qǐng)人:山東大學(xué)