氧化铝纤维的制备及应用
氧化铝纤维规格
氧化铝纤维规格
氧化铝纤维是一种具有很高的化学稳定性和热稳定性的材料，广泛应用于各个领域。
下面将从规格、制备方法和应用领域三个方面介绍氧化铝纤维。
一、规格
氧化铝纤维的规格主要包括直径、长度和比表面积等。
一般情况下，直径在1-10微米之间，长度可达几毫米到几厘米不等，比表面积较大，通常在10-100平方米/克之间。
这些规格使得氧化铝纤维具有较大的比表面积和较高的强度，使其在很多领域有着广泛的应用。
二、制备方法
氧化铝纤维的制备主要有两种方法：气相法和溶胶凝胶法。
气相法是指通过气相沉积或气相热解的方法制备氧化铝纤维。
该方法主要是通过控制气相反应条件和沉积基底来控制纤维的形貌和尺寸。
溶胶凝胶法是指通过溶胶凝胶反应制备氧化铝纤维。
该方法主要是通过控制溶胶凝胶反应的条件来控制纤维的形貌和尺寸。
三、应用领域
氧化铝纤维在各个领域都有着广泛的应用。
首先，在航空航天领域，由于氧化铝纤维具有较高的热稳定性和抗氧化性能，可以用于制备航空发动机中的高温结构材料，如涡轮叶片和燃烧室内衬板等。
其次，在电子领域，氧化铝纤维可以用于制备高性能的电子陶瓷材料，
如电容器和压电器件等。
此外，氧化铝纤维还可以用于制备过滤材料、催化剂载体和高温绝缘材料等。
氧化铝纤维是一种具有很高化学稳定性和热稳定性的材料，具有较大的比表面积和较高的强度。
其制备方法主要有气相法和溶胶凝胶法。
氧化铝纤维在航空航天、电子和过滤等领域有着广泛的应用。
相信随着技术的不断发展，氧化铝纤维将在更多领域展现其优越性能，为人类社会的发展做出更大的贡献。
氧化铝超细纤维的制备方法及应用研究现状
氧化铝超细纤维的制备方法及应用研究现状张恒飞;王东哲;刘茂举;付玉;庄锐;陈代荣【期刊名称】《合成纤维工业》【年(卷),期】2023(46)1【摘要】详述了氧化铝(Al_(2)O_(3))超细纤维的制备方法、各方法的优缺点,以及各方法的工艺参数对纤维形貌和性能的影响,简述了Al_(2)O_(3)超细纤维的应用现状,并对今后Al_(2)O_(3)超细纤维的研发提出建议。
Al_(2)O_(3)超细纤维的制备方法主要包括离心纺丝、静电纺丝、溶液喷射纺丝及静电-溶液喷射纺丝,其中静电-溶液喷射纺丝法生产Al_(2)O_(3)超细纤维质量好、生产效率高,将来最有可能实现工业化生产。
Al_(2)O_(3)超细纤维主要应用在吸附过滤、高温隔热、工业催化等领域。
目前Al_(2)O_(3)超细纤维还没有实现工业化生产,今后应加强纺丝液的稳定性研究,加快大规模连续化稳定生产Al_(2)O_(3)超细纤维的装置研发,加强Al_(2)O_(3)超细纤维在民用市场的应用研究。
【总页数】7页(P68-74)【作者】张恒飞;王东哲;刘茂举;付玉;庄锐;陈代荣【作者单位】黄河三角洲京博化工研究院有限公司;山东大学(京博)高端化工与新材料研究院;山东大学化学与化工学院【正文语种】中文【中图分类】TQ343.41【相关文献】1.生态化利用粉煤灰制备高纯超细氢氧化铝(二)--高效分散剂碳化法制备高纯超细Al(OH)32.超细氧化铝基陶瓷纤维的静电纺丝制备3.超细氧化铝的研究：Ⅰ.超细氧化铝的制备4.超细氧化铝的研究：Ⅱ.制备条件对超细氧化铝性质的影响5.表面活性剂在超细氧化铝制备和分散中的应用研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
氧化铝纤维 溶胶凝胶法
氧化铝纤维溶胶凝胶法以氧化铝纤维溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常用的制备氧化铝纤维的方法。
溶胶凝胶法通过溶胶和凝胶两个步骤，将氧化铝纤维制备成所需的形态和结构。
本文将介绍氧化铝纤维溶胶凝胶法的原理、制备过程以及在材料科学中的应用。
一、氧化铝纤维溶胶凝胶法的原理溶胶凝胶法是一种基于溶胶-凝胶转化的制备方法。
所谓溶胶，指的是均匀分散的微米级颗粒或分子团；凝胶则是指溶胶在适当条件下形成的三维网络结构。
在溶胶凝胶法中，首先制备氧化铝的溶胶，然后通过控制溶胶的凝胶过程，使其形成纤维状结构。
二、氧化铝纤维溶胶凝胶法的制备过程1. 制备溶胶：将适量的氧化铝粉末加入有机溶剂中，并进行超声处理，使氧化铝颗粒均匀分散在溶剂中。
然后加入表面活性剂，调节溶胶的粘度和稳定性。
2. 凝胶过程：控制溶胶中颗粒的凝聚，使其形成纤维状结构。
可以通过调节溶胶的pH值、温度、浓度和溶胶的凝胶剂等条件来控制凝胶过程。
3. 凝胶成型：将凝胶体均匀地分散在模具或模板中，并进行干燥和烧结处理，最终得到氧化铝纤维。
三、氧化铝纤维溶胶凝胶法在材料科学中的应用1. 高温绝缘材料：氧化铝纤维具有优异的高温稳定性和绝缘性能，广泛应用于高温绝缘材料的制备。
2. 催化剂载体：氧化铝纤维的大比表面积和多孔性使其成为理想的催化剂载体，可用于制备高效催化剂。
3. 材料增强剂：氧化铝纤维可以作为增强剂加入到复合材料中，提高材料的力学性能和耐热性。
4. 生物医用材料：氧化铝纤维具有良好的生物相容性，可用于制备生物医用材料，如人工骨骼和人工关节等。
氧化铝纤维溶胶凝胶法是一种制备氧化铝纤维的常用方法。
通过控制溶胶的制备和凝胶过程，可以得到具有不同形态和结构的氧化铝纤维。
氧化铝纤维在高温绝缘材料、催化剂载体、材料增强剂和生物医用材料等领域有广泛的应用。
溶胶凝胶法的研究和应用对于材料科学的发展具有重要意义。
氧化铝功能纤维的制备及其应用
氧化铝功能纤维的制备及其应用
氧化铝功能纤维（alumina functional fibers）是一种以氧化铝为主要成分的纤维
材料，具有优良的化学稳定性、高温耐受性、高度的硬度和强度等特点，因此在多个领域
有着广泛的应用。
本文将介绍氧化铝功能纤维的制备及其应用。
氧化铝功能纤维的常见制备方法包括溶胶-凝胶法、电纺法和陶瓷纤维制备法等。
（一）溶胶-凝胶法
以铝源为原料，将其与溶解剂混合后搅拌得到溶胶，然后加入酸性或碱性催化剂，在
加热条件下凝胶化，形成凝胶体。
继而应用脱水、干燥等工艺处理，制备出粉末样式的氧
化铝功能纤维。
（二）电纺法
将含有氧化铝粉末的聚合物溶液通过高压静电纺丝技术制备出氧化铝功能纤维材料。
（三）陶瓷纤维制备法
利用溶胶-凝胶法制备的氧化铝凝胶体，经过升温处理得到陶瓷纤维材料。
1、高温隔热材料
氧化铝功能纤维由于具有较高的熔点和化学稳定性，可广泛应用于高温隔热材料领域，如炉衬、隔热板等。
2、增强性材料
氧化铝功能纤维在复合材料领域被广泛应用，因为它能够增强材料的强度和硬度，从
而提高整体性能。
3、能源材料
氧化铝功能纤维在能源领域中应用广泛，如太阳能电池板、燃料电池等。
4、催化材料
由于氧化铝的化学稳定性和大的比表面积，氧化铝功能纤维在催化剂领域具有广泛的
应用。
5、微纳米技术领域
氧化铝功能纤维是微纳米机电系统和纳米技术中的基本材料之一，也是制备高性能光
学薄膜等重要领域的重要材料。
综上所述，氧化铝功能纤维的制备方法多种多样，应用领域广泛，具有很高的研究价值和应用前景。
高性能氧化铝纤维市场分析报告
高性能氧化铝纤维市场分析报告1.引言1.1 概述高性能氧化铝纤维是一种具有优异性能的新型纤维材料，具有高强度、高弹性模量、耐高温、耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空航天、国防军工、能源化工、汽车制造等领域。
本报告旨在对高性能氧化铝纤维市场进行深入分析，探讨其制备方法、特性和应用领域，以及市场现状、发展趋势和竞争格局，为相关行业提供参考和决策依据。
通过本报告的分析，可以帮助企业更好地把握市场动态，制定合理的市场战略，促进产业的健康发展。
1.2 文章结构文章结构方面，我们将首先介绍氧化铝纤维的制备方法，包括传统的制备方法和新型制备方法的介绍。
然后，我们将详细分析高性能氧化铝纤维的特性，包括其力学性能、耐高温性能等方面的特点。
接着，我们将对高性能氧化铝纤维在航空航天、汽车制造、电子电气等领域的应用进行深入探讨。
最后，我们将针对市场现状进行分析，包括市场规模、价格趋势等方面的研究，预测市场发展趋势，并对市场竞争格局进行分析。
通过这些内容的分析，我们将全面了解高性能氧化铝纤维市场的现状及未来发展趋势。
1.3 目的文章的目的是通过对高性能氧化铝纤维的制备方法、特性及应用领域进行分析，深入了解该产品在市场中的地位和发展趋势。
同时，通过对市场现状的分析和未来发展趋势的预测，为行业内相关企业提供决策参考，帮助它们把握市场机遇，制定更加有效的市场战略。
另外，我们也希望通过本报告的撰写，增进读者对高性能氧化铝纤维的了解，为相关从业者提供有益信息，促进行业的健康发展。
1.4 总结总结部分：本文主要对高性能氧化铝纤维的市场进行了详细分析。
首先介绍了氧化铝纤维的制备方法，然后深入探讨了高性能氧化铝纤维的特性和应用领域。
通过市场现状分析和市场发展趋势预测，我们可以看出高性能氧化铝纤维具有广阔的市场前景。
在市场竞争格局分析中，我们还发现了一些潜在的竞争优势和挑战。
总体而言，高性能氧化铝纤维市场正呈现出快速发展的态势，未来值得密切关注。
氧化铝纤维的制备方法
氧化铝纤维的制备方法氧化铝纤维的制备方法主要有熔融法、溶胶凝胶法、浸渍法、静电纺丝法、淤浆法、卜内门法、住友法等。
其中熔融法是先通过熔融方式获得可纺性熔体，然后通过不同的成纤方式制备连续纤维或短纤维；溶胶凝胶法和静电纺丝法则一般包括可纺性溶胶的制备、成纤和热处理过程；浸渍法是首先获得前驱体溶液或浆液，然后经过浸渍、干燥、烧结等步骤得到结构复杂的纤维。
影响纤维性能的主要因素包括胶体的组成和性质、成纤的工艺条件以及烧结工艺等。
如何通过组成及工艺参数的优化制备高强度、高隔热性能的纤维，是氧化铝纤维制备过程中面临的主要问题。
下面将针对不同的纤维制备方法进行简单介绍。
（1）熔融法熔融法早期主要应用于高分子纤维和玻璃纤维的制备，既可用于生产连续纤维，也可用于短纤维的制备。
随着技术的进步，这种方法逐渐被用于较低氧化铝含量(<70％)的纤维的制备，通过这种方法制各的氧化铝纤维一般硅含量较高。
利用熔融法制备氧化铝纤维，首先需要使无机氧化物熔融形成熔体，目前一般是通过电加热的方式使其熔融，通过控制熔体的组成和温度可使熔体具有可纺性，然后熔体经不同的成纤方式形成目标产物。
作为制备氧化铝纤维的常用方法，熔融法具有设备相对简单、成本低、工艺易控等优点，成纤后不需要进一步的热处理，避免了热处理过程中构成纤维的颗粒长大等一系列问题。
但由于随着氧化铝含量的逐渐升高，熔体的可纺性逐渐变差并难以控制。
目前熔融法只能用于低氧化铝含量的纤维的制备，这些纤维一般只能在低于1200。
C的条件下应用，纤维品质相对较低。
对于耐温要求更高的高氧化铝含量的纤维，目前还无法通过熔融法获得。
（2）溶胶凝胶法溶胶凝胶法是制备材料的一种湿化学方法，是指由金属有机化合物、金属无机化合物或两者混合物经水解缩聚过程，逐渐凝胶化及进行相应后处理，从而获得氧化物或其他化合物的方法。
到目前为止，溶胶凝胶法可以制备大多数无机陶瓷纤维，例如氧化硅、氧化锆、氧化铝、氧化钛等氧化物纤维以及碳化硅等碳化物纤维，同时还能制备莫来石、石榴石等多晶陶瓷纤维，应用范围很广泛。
氧化铝纤维的生产和应用
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氧化铝纤维的生产工艺
氧化铝纤维一般是采用化学 “ 胶体法” 制取的， 是按形成单一晶体—— — 莫来石 （ 进行 1’( ! ) " 、 0+,) ! ） 化学配方的 。其原理是将可溶性铝、 硅制成具有一 定粘度的胶体溶液，用常规方法对液体甩丝，再经 高温热处理完成晶相转变，制得多晶氧化铝纤维。 所制得的纤维棉 （ 散状）可作高温部位夹层的填充 料，将散棉用湿法真空成形可制得混配纤维系列品 种， 如板、 毡、 砖、 标异预制件、 模块、 组合部件等。 目前国外已有很多公司生产各种型号的高性 能氧化铝纤维。美国 232 公司采用卜内门法生产商 品 名为 +455,( 的 氧 化 铝短 纤 维， 其 使用 温 度 可达 $ 0%% - $ .%%/ ，已开始应用在工业烧结炉的衬里 上。美国 16 公司通过溶胶 * 凝胶法生产 789:8( 系
! 上接第 ;< 页 = !" ! 增强复合材料 由于氧化铝纤维与金属基体的浸润性良好，界 面反应较小， 其复合材料的力学性能、 耐磨性、 硬度 均有提高， 热膨胀系数降低。目前， 氧化铝纤维增强 的金属基复合材料已在汽车活塞槽部件中得到应 用。另外，氧化铝纤维增强金属基复合材料还可用 于高负荷的机械零件和高温高速旋转零件以及由 于轻量化而要求的高功能构件，如汽车连杆、传动 轴、 刹车等零件及直升飞机的传动装置等。 由于氧化铝纤维与树脂基体结合良好，比玻璃 纤维弹性大，比碳纤维强度高，正逐步在一些领域 取代玻璃纤维和碳纤维。特别是在文体用品方面， 可制成各种颜色的高强度钓鱼杆、高尔夫球、滑雪 板、网球拍等。氧化铝长纤维增强金属基复合材料 主要应用于高负荷的机械零件和高温高速旋转零 件以及有轻量化要求的高功能构件，例如汽车连 杆、传动杆、刹车片等零件及直升飞机的传动装置 等。最近，也有研究人员开始将其用于热核反应堆 冷却换热装置的衬里。 !" # 耐化学腐蚀材料 氧化铝纤维由于其良好的耐化学腐蚀性能，可 用于环保和再循环技术领域。如焚烧电子废料的设 备，历经多年运转，氧化铝纤维仍显示出其优良的 抗炉内各种有害物的腐蚀性能，可用于汽车废气设 备上作陶瓷整体衬， 其特点是结构稳定。 +/66#8 氧化 铝纤维可用于铝合金活塞，它的优点是当温度上升 时膨胀较小，比纯合金减少约 <>? ，使活塞和汽缸 之间吻合好， 可节省燃料。 氧化铝纤维由于具有许多优良的性能，广泛应 用于各领域。我国研究和开发氧化铝纤维无论在国 防军工还是工业领域都具有重要的意义。
氧化铝纤维 溶胶凝胶法
氧化铝纤维溶胶凝胶法以氧化铝纤维溶胶凝胶法氧化铝纤维是一种具有优异性能的纤维材料，广泛应用于高温环境的隔热、过滤和增强等领域。
而溶胶凝胶法是一种制备氧化铝纤维的常用方法。
本文将介绍氧化铝纤维溶胶凝胶法的原理、制备过程和应用前景。
一、原理氧化铝纤维溶胶凝胶法是利用溶胶凝胶反应制备氧化铝纤维的过程。
其原理是将氧化铝前驱体溶解于适当的溶剂中，形成均匀的溶胶溶液。
经过适当的调节和处理，使溶胶溶液发生凝胶反应，形成凝胶体。
最后，通过热处理，将凝胶体转化为氧化铝纤维。
二、制备过程1. 溶胶制备：将氧化铝前驱体加入溶剂中，并进行适当的搅拌和加热，使氧化铝前驱体完全溶解，形成均匀的溶胶溶液。
2. 凝胶形成：通过改变溶胶的pH值、温度、时间等条件，使溶胶发生凝胶反应，形成凝胶体。
在凝胶形成过程中，还可以加入适量的增稠剂和交联剂，以调控凝胶的性质。
3. 凝胶处理：将凝胶体进行干燥和热处理，去除溶剂和有机物，使凝胶转化为氧化铝纤维。
热处理过程中，可以根据需要进行热处理温度和时间的控制，以获得理想的氧化铝纤维性能。
三、应用前景氧化铝纤维溶胶凝胶法制备的纤维具有许多优异性能，因此在许多领域有着广泛的应用前景。
1. 高温隔热：氧化铝纤维具有优异的耐高温性能，可用于制备高温隔热材料，如隔热毡、隔热板等，广泛应用于航空航天、石油化工等领域。
2. 过滤材料：氧化铝纤维具有较高的孔隙率和大的比表面积，可用于制备过滤材料，如过滤器、过滤膜等，广泛应用于水处理、空气净化等领域。
3. 增强材料：氧化铝纤维具有良好的机械性能和化学稳定性，可用于制备增强材料，如纤维增强复合材料，广泛应用于汽车、船舶、建筑等领域。
总结：氧化铝纤维溶胶凝胶法是一种常用的制备氧化铝纤维的方法。
通过溶胶制备、凝胶形成和凝胶处理等步骤，可以获得具有优异性能的氧化铝纤维。
这种纤维材料在高温隔热、过滤和增强等领域具有广泛的应用前景。
通过进一步的研究和改进，氧化铝纤维溶胶凝胶法有望在更多领域发挥重要作用，推动材料科学的发展。
山东大学国家胶体材料工程技术研究中心产业化项目简介
山东大学国家胶体材料工程技术研究中心产业化项目简介项目-1 氧化铝纤维及制品制备技术1. 项目背景氧化铝纤维是一种主要成分为氧化铝的多晶无机纤维，是当今国内外最新型的超轻质高温绝热材料之一，我国当前在高温领域使用的氧化铝纤维产品大多从国外进口，主要来源于开展氧化铝纤维研发较为领先的英、日、美等国家，如英国的ICI，日本的伊索莱特、三菱，美国的3M公司等。
这些国家对我国采取技术封锁、产品垄断的策略，进口产品价格一般较高，用于航空、航天、军事等领域的特殊纤维材料则坚决禁止销售。
因此，解决氧化铝纤维的自主研发与生产问题，不仅仅是可获得较高的经济价值，同时也可解决国内关键隔热材料受到国外限制的问题，对于提高我国在军事、航天等尖端领域及工业领域的隔热材料技术水平具有重要意义。
2. 市场分析2.1产品应用领域氧化铝短纤维耐高温性能突出，主要用作绝热耐火材料，在冶金炉、陶瓷烧结炉或其它高温炉中用做护身衬里的隔热材料。
由于其密度小。
绝热性好、热容量小，不仅可减轻炉体质量，而且可提高控温精度、节能效果显著。
氧化铝纤维可与树脂、金属或陶瓷进行复合制备高性能复合材料，在航空、航天、军工及高科技领域应用广泛。
氧化铝纤维耐化学腐蚀性能良好，可用于环保和再循环技术领域，如焚烧电子废料的设备，历经多年运转，氧化铝纤维仍显示出优良的抗炉内各种有害物的腐蚀性能，可用于汽车废气处理设备的陶瓷整体衬，其特点是结构稳定。
氧化铝纤维可用于铝合金适塞，优点是温度上升时膨胀较小，比纯合金的膨胀系数减少约25%，使活塞和汽缸之间吻合好，可节省燃料。
由于氧化铝纤维与金属基体的浸润性良好，界面反应较小，其复合材料的力学性能、耐磨性、硬度均有提高。
氧化铝纤维增强的金属基复合材料已在汽车活塞槽部件和旋转气体压缩机叶片中得到应用，在汽车相关行业的应用可降低汽车尾气的排放，从而促进环境保护工作的推进。
2.2市场需求及供应⑴市场需求隔热材料市场应用广泛，且用量较大，目前国内每年使用陶瓷纤维板制品超过70万吨，其中适合氧化铝陶瓷纤维板的市场份额约占15%，每年达到12.5万吨，国外市场高端隔热材料所占比例更是高达25~30%，如果我国达到国外的使用水平，市场份额将达18万吨；同时由于国家产业政策的支持及产业的拉动、新应用领域的拓展，氧化铝纤维的市场需求量呈现~20%的年增长率。
【精品文章】氧化铝纤维的制备及应用简介
氧化铝纤维的制备及应用简介
上世纪五六十年代，传统的无机纤维材料开始应用于各个领域，其主要代表纤维为天然石棉，但在实用中发现，这种天然纤维会致癌的，所以不再受人们的重视，研发生态环境友好型高性能纤维成为人们的首要选择。
高性能无机纤维近几十年来开始发展较为迅速，主要是指碳纤维、硼纤维、碳化纤维和氧化铝纤维，主要用于树脂、金属和陶瓷基体的增强，由于它们高的比强度和比弹性模量，使得复合材料具有比纯金属更优异的物理性能，其复合材料在军事、空间技术等方面发挥着不可替代的作用。
1. 氧化铝纤维的简介
氧化铝纤维主要成分为Al2O3，有的还含有SiO2和B2O3等金属氧化物成分，是一种高性能的无机纤维。
与碳纤维、碳化硅纤维等非氧化物纤维相比，氧化铝纤维具有高强度、超常的耐热性和耐高温氧化性的优点，可以在更高温度下保持很好的抗拉强度，长期使用温度在1450-1600℃；而且表面活性好，易与树脂、金属、陶瓷基体复合，形成诸多性能优异、应用广泛的复合材料；同时还具有热导率小、热膨胀系数低等优点。
氧化铝纤维一直被认为是最具有潜力的高温材料。
图1 多晶氧化铝纤维和氧化铝短纤维
由于具有优异的性价比和巨大的商业价值，氧化铝纤维正吸引着世界上许多发达国家投入大量的时间和精力去研制、开发与利用。
与国际先进水平相比，我国研究开发氧化铝纤维起步较晚，基础理论研究和实验技术水平与国外还存在大差距。
制备可纺性好、连续性强、缺陷少的氧化铝长纤维成为当今我国氧化铝纤维制备方面急需解决的问题。
氧化铝功能纤维的制备及其应用
氧化铝功能纤维的制备及其应用氧化铝功能纤维是一种纤维状材料，它的结构特殊，具有优良的电热特性、耐腐蚀性、高比表面积、低热膨胀系数和高力学强度等特点，使其具有广泛的应用前景。
氧化铝功能纤维的加工制备主要分为几个步骤，包括原料预处理、晶体生长、热处理和加工等。
氧化铝纤维的原料预处理主要是对及晶度尚低的原料进行提纯，以获得结晶氧化铝粉末，使其具有最佳的变形及晶粒表面结构。
其中，预处理一般采用电解、蒸煮、选矿等方法，以确保充分的晶粒分离及减少杂质的含量。
晶体生长是氧化铝功能纤维制备的关键步骤，其主要目的是在给定的条件下，控制原料形成晶粒，并使晶粒能够以一定程度地聚集成纤维状材料。
晶体生长一般采用湿法或射频等方法，以帮助粉末结晶，得到高晶粒尺寸、高粒度及较高的晶体密度的结果。
在热处理步骤中，采用的技术有保温热处理、焙烧热处理、控制气氛热处理等，主要目的是改变晶体的性质，使晶体失活，并使晶体更好地交联，从而提高氧化铝功能纤维的力学性能。
最后，加工步骤用来完成氧化铝功能纤维的加工，主要有纤维整形、裁剪和装配等。
经过这一系列处理，氧化铝功能纤维的力学性能得到了很大提高，并且其具有良好的热性能，能够满足特殊的应用要求。
氧化铝功能纤维的应用非常广泛，它可以用于能源、航空航天、自动化和汽车制造等领域。
氧化铝功能纤维能够在电子工程中作为导电和耐热材料，可以用于电缆绝缘、加热器和热心等；在航空航天领域，氧化铝功能纤维可以用于发射架扩散热等；自动化和汽车制造行业中，氧化铝功能纤维可以用于传感器线圈、汽车悬架系统、排气系统热装置等。
总之，氧化铝功能纤维具有优良的电热性能、耐腐蚀性、高比表面积、低热膨胀系数和高力学强度等优点，它的应用非常广泛，可以在能源、航空航天、自动化和汽车制造行业中得到广泛的应用。
随着技术的发展和应用的普及，氧化铝功能纤维将为社会发展提供更多的可能。
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氧化铝纤维的制备及应用王德刚 仲蕾兰 顾利霞(东华大学材料学院,上海,200051)摘 要 综述了氧化铝纤维的性能、制备方法及应用前景,并对不同制备方法得到的产品进行了比较;文中还对影响氧化铝纤维性能的几个因素及氧化铝的发展方向加以描述。
关键词 氧化铝纤维,性能,制备,应用Preparation and application of alumina f ibersWang Degang Zhong Leilan Gu Lixia(College of Material Science and Engineering ,Donghua University ,Shanghai 200051)Abstract The property ,preparation and application of alumina fibers are reviewed.The different products from dif 2ferent methods are compared ,and severe factors that influence the properties of alumina fibers are also introduce in thispaper.K ey w ords alumina fibers ,properties ,preparation ,application 氧化铝纤维是高性能无机纤维的一种。
它以Al 2O 3为主要成分,有的还含有其它金属氧化物如SiO 2和B 2O 3等成分,具有长纤、短纤、晶须等形式。
氧化铝纤维的突出优点是有高强度、高模量、超常的耐热性和耐高温氧化性。
与碳纤维和金属纤维相比,可以在更高温度下保持很好的抗拉强度;其表面活性好,易于与金属、陶瓷基体复合;同时还具有热导率小,热膨胀系数低,抗热震性好等优点[1]。
此外,与其它高性能无机纤维如碳化硅纤维相比,氧化铝纤维原料成本要低,且生产工艺简单,具有较高的性价比[2]。
目前,已经商业化生产的氧化铝纤维品种主要有美国Du Pont 公司的FP [3]、PRD -166[4],美国3M 公司生产的Nextel [5,6]系列产品,英国ICI 公司生产的Saffil 氧化铝纤维,日本Sumitomo 公司生产的Altel 氧化铝纤维等。
这些氧化铝纤维已经广泛用于金属、陶瓷增强,在航天航空、军工、高性能运动器材以及高温绝热材料等领域有重要应用。
1 氧化铝纤维制备由于Al 2O 3熔点极高,且熔体的粘度很低,用传统的熔融纺丝法无法制备连续氧化铝纤维。
为此各国研究者陆续开发出不同生产路线[7,8]。
111 淤浆法该法是以氧化铝粉末为主要原料,同时加入分散剂、流变助剂、烧结助剂,分散于水中,制成可纺浆料,经挤出成纤,干燥、烧结得到直径在200um 左右的氧化铝纤维。
杜邦公司用此法生产FP 氧化铝纤维。
将直径在015μm 以下的α-Al 2O 3粉末,用羟基氯化铝和少量的铝化镁作粘结剂制得一定粘度的浆料,进行干法纺丝成纤;在一定升温速率下干燥,驱除部分挥发物;然后烧结至1800℃,得到α-氧化铝多晶纤维,氧化铝含量为9919%。
日本Mitsui Mining 公司也采用淤浆法制得了Al 2O 3含量在95%以上的连续氧化铝纤维[9]。
与杜邦公司不同的是,原料采用γ-Al 2O 3粉末。
用γ-Al 2O 3做原料,在烧结过程中晶粒生长较为缓慢,晶体致密,产品表面光滑,有较高的拉伸强度。
因浆料中所含水分及其它挥发物较多,在烧结作者简介:王德刚,男,1977年生,研究生,从事氧化铝纤维的研究。
第30卷第4期化工新型材料Vol 130No 142002年4月N EW CHEMICAL MA TERIAL SApr 12002前干燥是很重要的步骤。
干燥过程中,必须根据原料的不同选择合适的升温速率,防止气体挥发时体积收缩过快而导致纤维破裂;高温烧结过程中应保持较高的升温速率,每分钟不低于100℃,否则α-Al2O3晶粒生长太大也会降低纤维强度。
112 溶胶-凝胶法[10,11]溶胶-凝胶法是一种新型的成型方法,一般以铝的醇盐或无机盐为原料,同时加入其它有机酸催化剂,溶于醇/水中,得到混合均匀的溶液,经醇解/水解和聚合反应得到溶胶,浓缩的溶胶达到一定粘度后进行纺丝,得到凝胶纤维,随后进行热处理得到氧化铝纤维。
美国3M公司通过溶胶-凝胶法生产了Nextel 系列的陶瓷纤维。
其中Nextel312组分为Al2O360%,B2O314%,SiO224%。
制备方法是:在含有甲酸根离子和乙酸根离子的氧化铝溶胶中,加入作为硅组分的硅溶胶和作为氧化硼组分的硼酸,得到混合溶胶,浓缩成纺丝液进行挤出纺丝,然后在1000℃以上带有张力条件下烧结,得到连续氧化铝纤维。
溶胶-凝胶法具有以下优点[11]:制品的均匀度高,尤其是多组分的制品,其均匀程度可达分子或原子水平;制品纯度高,因为所用原料的纯度高,而且溶剂在处理过程中容易被除去;烧结温度比传统方法约低400～500℃;制备的氧化铝纤维直径小,因而拉伸强度有较大提高[8]。
溶胶-凝胶法制备氧化铝纤维是近年来研究的热点,许多研究者应用这种方法控制化学计量组成,制备了莫来石型(3Al2O3/2SiO2)氧化铝纤维[12～15],具有莫来石晶体结构,不含无定型硅,提高了纤维的抗蠕变性,降低了热膨胀系数,在复合材料领域很有吸引力。
溶胶-凝胶法制备氧化铝纤维工艺简单,可设计性强,产品多样化,是一种很有发展前途的制备无机材料的方法。
113 预聚合法[16]日本住友化学公司的产品是以Al2O3为主要成分,并含有B2O3、SiO2的多晶纤维。
采用预聚合法,先是用烷基铝加水聚合成一种聚铝氧烷聚合物,含有:[Al-OR]重复单元(其中R-烷基、烷氧基等)。
将其溶解在有机溶剂中,加入硅酸酯或有机硅化合物,使混合物浓缩成粘稠液,干法纺丝成先驱纤维。
再在600℃空气中裂解成含有氧化铝和氧化硅等组成的无机纤维,最后在1000℃以上烧结,得到微晶聚集态的连续氧化铝纤维,其直径在10um左右。
因先驱体为线性聚合物形式,该法的优点是纺丝性能好,容易获得连续长纤维。
114 卜内门法[17]该法与溶胶-凝胶法不同之处是先驱体不形成均匀溶胶,而是通过加入水溶性有机高分子来控制纺丝粘度以得到氧化铝纤维。
由于前驱体分子本身并不形成类线性聚合物,难以得到连续的氧化铝长纤维,故其产品一般是短纤维的形式。
英国ICI公司产品赛非尔(Saffil)氧化铝短纤维,以卜内门法制备:将羟基乙酸铝等混合成铝盐的粘稠水溶液,然后与聚环氧乙烷等的水溶性高分子、聚硅氧烷混合在一起进行纺丝、干燥、烧结,得氧化铝纤维。
赛非尔纤维是均匀、无杂质、柔软、有弹性的无机纤维,具有高折射率及惰性,是微晶的、具有丝状手感的材料。
115 基体纤维浸渍溶液法此法采用无机盐溶液浸渍基体纤维,经过烧结除去基体纤维而得到陶瓷纤维。
采用溶液一般为水溶液,基体纤维为亲水性良好的粘胶纤维。
其中无机盐以分子状态分散于粘胶丝纤维中,并非粘附于纤维表面,这有利于纤维的形成[18,19]。
此法的优点是,可以先将基体纤维编织,经浸渍、烧结,因而可以得到形状复杂的氧化铝纤维产品;缺点是成本较高且纤维质量较差[8]。
2 氧化铝纤维的性能表1列出几种主要商品氧化铝纤维的性能。
从表中可见,氧化铝纤维拉伸强度可达312GPa,弹性模量可达420GPa,使用温度可达1400℃以上,不同型号的氧化铝纤维之间性能有较大差异。
性能优良的多晶氧化铝纤维应具有较高的密度,较小的晶粒,低空洞率,高结晶度以及较小的直径[8]。
此外,纤维的组成、工艺条件及制备方法也是影响氧化铝纤维的性能的重要因素。
高纯度氧化铝纤维,如FP,在烧结过程中降低烧结温度可以得到较小的晶粒,但是同时导致孔洞增大,拉抻强度和模量受到损失。
为了解决这一问题通常加入其它组分,如PRD-166中加入20%的ZrO,能起到抑制晶粒增长的作用,有利于强度和模量的提高。
制备方法不同,氧化铝纤维的物理性能也不同。
・18 ・化工新型材料第30卷表1 Al 2O 3基陶瓷纤维的基本性能[20～22]牌号生产厂家直径/μm组成(质量分数)拉伸强度/GPa 应变弹性模量/GPa 密度/kg ・cm 3使用温度/℃熔点/℃FPDuPont 15～25α-Al 2O 399%114～2110129350～39039501000～11002045PRD -166DuPont 15～25α-Al 2O 380%ZrO20%212～214014385～420-1400-Altel Sumitomo 15～25α-Al 2O 385%SiO 215%118～216018210～2503200～33001250-Saffil ICI 3α-Al 2O 395%SiO 25%11030167100280010002000Nextel 3123M 11Al 2O 362%SiO 224%B 2O 314%113～117111215227001200～13001800Nextel 4403M -Al 2O 370%SiO 228%B 2O 32%11721111207～240310014301890Nextel 4803M 10～12Al 2O 360%SiO 240%119001862203050--Nextel 5503M 10～12Al 2O 373%SiO 227%21201982203750--Nextel 6103M 10～12Al 2O 399%SiO 21%3120153703750--Nextel 7203M12Al 2O 385%SiO 215%21101812603400--日本住友采用预聚合法,原料是有机铝聚合物,烧结时有机成分失去少,纤维内部空隙少,因此纤维强度高。
而杜邦公司以氧化铝微粒为原料,纤维表面有粒子间空隙引起缺陷,影响强度,一般采用SiO 2覆盖层,弥补缺陷,提高强度。
氧化铝纤维的拉抻强度随直径的减少而增大,直径每减少50%,强度升高约115倍,模量也相应提高。
3 氧化铝纤维的应用前景氧化铝纤维主要用制造增强复合材料和高温绝热材料[8,23～25],可以制成无维布、编织带、绳索等各种形状[8],广泛应用于航天、航空、汽车、电力等高科技领域。
氧化铝纤维与基本(如金属、陶瓷)之间相容性良好,因此适于制造增强金属复合材料和增强陶瓷材料。
氧化铝纤维与陶瓷基体界面的热膨胀率和导热率非常接近,纤维的加入可以提高陶瓷基体的韧性、增加抗冲击强度,在耐热复合材料的开发中发展很快。
采用氧化铝纤维增强的金属基与陶瓷基复合材料,可用于超音速飞机上,也可用于液体火箭发动机的喷管和垫圈,能在2200℃以上使用[26]。