氧化鋁纖維

氧化鋁纖維

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，可廣泛用作高溫耐火材料、復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料。其中，氧化鋁短纖維可用于高端窯爐內(nèi)襯、汽車三元催化器的襯墊中；氧化鋁連續(xù)纖維在新能源、復(fù)合材料等領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值，使用其制備的增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料具有透波性好、質(zhì)量輕的特點(diǎn)，有望在電路板、電子器械、雷達(dá)罩和電池等工具或器件中得以應(yīng)用。據(jù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)氧化鋁纖維產(chǎn)業(yè)化的莫綸（珠海）控股集團(tuán)有限公司的創(chuàng)始人馬小民介紹，氧化鋁纖維材料的需求端包括軍工和民品。軍品端是一個(gè)較小的市場，占整體市場空間的10%以下，更多的市場在于民品端，將達(dá)千億級(jí)市場規(guī)模。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。

國外廠家的氧化鋁纖維物理性能

氧化鋁纖維與氧化鋯纖維、碳化硅纖維、碳纖維等無機(jī)纖維皆是國家重點(diǎn)發(fā)展的軍備材料，屬國家重點(diǎn)需求材料。歐美發(fā)達(dá)國家將其作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備材料，對(duì)我國進(jìn)行技術(shù)封鎖，部分產(chǎn)品禁售，非禁產(chǎn)品進(jìn)行高價(jià)、限量銷售。我國早年因?yàn)槿肆臀锪ν度胼^少、相關(guān)技術(shù)發(fā)展滯后等原因，氧化鋁連續(xù)纖維的研發(fā)及生產(chǎn)技術(shù)水平與國際先進(jìn)水平的差距較大。我國在耐高溫新材料領(lǐng)域起步較晚，幾乎從2000年之后才開始進(jìn)行連續(xù)纖維的研發(fā)，而部分發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)70年代已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

氧化鋁纖維制備工藝有哪些？

01

溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是制備高純度且均勻的Al₂O₃纖維最通用的方法之一，通過控制前驅(qū)體溶膠的粒徑、采用較低的煅燒溫度即可得到均勻的Al₂O₃纖維，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。

山東東珩國纖新材料氧化鋁短纖維產(chǎn)品

02

卜內(nèi)門法

將有機(jī)鋁鹽和其他添加劑在一定條件下混合，使之成為一定粘度的粘稠溶液，然后再與一定量的水溶性有機(jī)高分子、含硅氧化聚合物等混合均勻，形成可紡粘液，經(jīng)過紡絲、干燥、燒結(jié)等處理，即得到氧化鋁纖維。卜內(nèi)門法難以得到連續(xù)長纖維，其產(chǎn)品多為短纖維形式。

03

熔融抽絲法

熔融抽絲法是1971年美國TYCO研究所開發(fā)的一種制備單晶α-Al₂O₃纖維的方法，通過在高溫下向Al₂O₃熔體內(nèi)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得到α-Al₂O₃連續(xù)纖維。此方法可以制得形狀較為復(fù)雜的連續(xù)纖維，但產(chǎn)品性能不易控制，纖維質(zhì)量較差。

04

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。在一定條件下將其混合均勻，無機(jī)鋁鹽以分子狀態(tài)分散于基體纖維中，經(jīng)過浸漬、干燥、燒結(jié)、編織等步驟可以得到形狀復(fù)雜的氧化鋁纖維。浸漬法易于形成含鋁纖維，并可以制成形狀復(fù)雜的纖維產(chǎn)品，但成本較高，工藝較為繁瑣，產(chǎn)品性能不易控制，形成的纖維質(zhì)量較差。

05

預(yù)聚合法

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(duì)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。該方法的紡絲性能好，易于得到連續(xù)長纖維。日本往友化學(xué)公司采用預(yù)聚合法生產(chǎn)氧化鋁纖維，先用烷基鋁和水在一定的條件下聚合成鋁氧烷化合物，將其溶解在有機(jī)溶劑中，再加入硅酸酯或有機(jī)硅化合物，將混合物制成可紡粘稠液，經(jīng)紡絲，干燥，燒結(jié)生產(chǎn)出氧化鋁纖維。

06

淤漿法

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。該方法為了防止氣體揮發(fā)時(shí)體積收縮過快導(dǎo)致纖維破裂，生產(chǎn)的漿料在燒結(jié)前需要進(jìn)行干燥處理，并選擇適當(dāng)?shù)纳郎厮俾省?/span>

氧化鋁纖維應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？氧化鋁纖維應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？

Al₂O₃纖維兼具耐高溫、低導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度高、拉伸強(qiáng)度高、質(zhì)輕及生物相溶性好等優(yōu)異特性，其在結(jié)構(gòu)增強(qiáng)、高溫隔熱、吸附過濾及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域表現(xiàn)出極強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。

01

結(jié)構(gòu)增強(qiáng)復(fù)合材料

近年來，增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料性能的研究及應(yīng)用引起了許多工程界的關(guān)注，而無機(jī)金屬在增強(qiáng)材料方面有其獨(dú)特性。由于Al₂O₃纖維與有機(jī)基體間具有較小的界面反應(yīng)，其復(fù)合材料制品的機(jī)械性能、硬度及耐磨性會(huì)得到進(jìn)一步的改善。

02

高溫隔熱材料

Al₂O₃纖維在高溫下具有優(yōu)異的抗氧化性能，能夠在高溫使用過程中保持較高的抗拉強(qiáng)度，相較于碳化硅纖維其原料成本較低。此外，Al₂O₃纖維表面活性較高，具有質(zhì)量輕、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、抗熱震性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天高溫隔熱領(lǐng)域。

03

吸附過濾材料

Al₂O₃纖維具有輕質(zhì)、過濾阻力低、熱穩(wěn)定性好、過濾效率高等優(yōu)點(diǎn)，常被用作吸附過濾材料，在環(huán)境領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

04

生物醫(yī)學(xué)材料

當(dāng)Al₂O₃纖維尺寸減小到微米甚至納米級(jí)別時(shí)，其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有了一些應(yīng)用，將其與無毒且良好生物相容性的聚合物復(fù)合可用作傷口愈合材料、組織支架材料，協(xié)助骨再生過程等。另外Al₂O₃復(fù)合材料在牙修復(fù)領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用。