氧化鋁纖維介紹
氧化鋁纖維是一種主要成分為氧化鋁的多晶質(zhì)無機(jī)纖維,主晶形可呈γ-,δ-,θ-,α-氧化鋁,通常它還含有 5%左右的二氧化硅,用以穩(wěn)定晶相、抑制高溫下晶粒的長大。氧化鋁纖維主要成分為氧化鋁(Al2O3),輔助成分有SiO2、B2O3、MgO等。氧化鋁纖維作為高性能無機(jī)纖維中的一種,又分為氧化鋁短纖維、氧化鋁晶須以及氧化鋁連續(xù)纖維。外觀呈白色,光滑、柔軟、富有彈性、尤如脫脂棉,它集晶體材料和纖維材料特性于一體,使用溫度達(dá)1450℃—1600℃,熔點(diǎn)達(dá)1840℃,有較好的耐熱穩(wěn)定性,其導(dǎo)熱率是普通耐火磚的1/6,容重只有其1/25,節(jié)能率達(dá)15—45%。
氧化鋁纖維的制備
溶膠-凝膠法是在液相條件下將醇鹽或無機(jī)鹽等原料混合均勻,加入有機(jī)酸類或高分子類助劑,經(jīng)過水解和縮聚等反應(yīng)得到澄清透明的穩(wěn)定溶膠,溶膠中的膠粒聚合成為凝膠,凝膠經(jīng)過干燥、煅燒等步驟得到所需要的微米級或納米級材料。該方法通常選用異丙醇鋁、羧酸鋁、硝酸鋁及氯化鋁等作為前驅(qū)體。
卜內(nèi)門法與溶膠-凝膠法不同之處是先驅(qū)體不形成均勻溶膠,而是通過加入水溶性有機(jī)高分子來控制紡絲粘度以得到氧化鋁纖維。
靜電紡絲工藝結(jié)合溶膠-凝膠法是一種制備Al2O3納米纖維膜的新方法,該方法有望解決亞微米Al2O3纖維在制備方面的問題。
浸漬法采用無機(jī)鋁鹽作為浸漬液,親水性能良好的粘膠纖維作為浸漬物基體纖維。
熔融抽絲法是1971年美國TYCO研究所研發(fā)出的一種制備氧化鋁纖維的新方法。熔融抽絲法即在高溫下向氧化鋁熔體中插入鉬制細(xì)管,利用毛細(xì)現(xiàn)象,熔融液剛好升到毛細(xì)管的頂端,然后由頂端緩慢向上拉伸就得到連續(xù)α-Al2O3纖維。
預(yù)聚合法先將烷基鋁和其它添加劑在一定條件下聚合,形成一種鋁氧烷聚合物,將該聚合物溶解在有機(jī)溶劑中,加入硅酸酯或有機(jī)硅化合物,再對該混合物進(jìn)行濃縮處理成可紡粘稠液,再經(jīng)過干法紡絲成先驅(qū)纖維,分別在600℃和1000℃進(jìn)行熱處理,得到微晶聚集態(tài)連續(xù)氧化鋁纖維。
淤漿法是以Al2O3粉末為主要原材料,加入分散劑、流變助劑、燒結(jié)助劑等,在一定條件下制成可紡混合物,再經(jīng)過擠出成纖、干燥、燒結(jié)等步驟制備Al2O3連續(xù)纖維。
目前全球氧化鋁纖維市場主要由國外企業(yè)壟斷,尤其是美國企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位,如美國DuPont公司、美國3M公司等,另外日本三菱公司、英國ICI公司等也占據(jù)一定的市場份額。國內(nèi)最早中試成功的是浙江歐詩漫晶體纖維有限公司,并建成了國內(nèi)第一套氧化鋁纖維連續(xù)生產(chǎn)裝置;2015年魯陽節(jié)能實(shí)現(xiàn)了氧化鋁纖維針刺毯的量產(chǎn)。之后,山東東珩國纖新材料、莫綸集團(tuán)、上海榕融新材料等企業(yè)也實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化突破。
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