该领域一贯由美国企业主导
氧化铝纤维紧张身分为氧化铝(Al2O3),赞助身分有SiO2、B2O3、MgO等。氧化铝纤维作为高性能无机纤维中的一种,又分为氧化铝短纤维、氧化铝晶须以及氧化铝连续纤维,可广泛用作高温耐火材料、复合股料的构造增强材料。
个中,氧化铝短纤维可用于高端窑炉内衬、汽车三元催化器的衬垫中;氧化铝连续纤维在新能源、复合股料等领域展现出独特的运用代价,利用其制备的增强聚合物复合股料具有透波性好、质量轻的特点,有望在电路板、电子东西、雷达罩和电池等工具或器件中得以运用。
据已经实现氧化铝纤维家当化的莫纶(珠海)控股集团有限公司的创始人马小民先容,氧化铝纤维材料的需求端包括军工和民品。军品端是一个较小的市场,占整体市场空间的10%以下,更多的市场在于民品端,将达千亿级市场规模。
目前环球氧化铝纤维市场紧张由国外企业垄断,尤其是美国企业霸占主导地位,如美国DuPont公司、美国3M公司等,其余日本三菱公司、英国ICI公司等也霸占一定的市场份额。
国外厂家的氧化铝纤维物理性能
目前我国有多家企业实现了家当化打破
氧化铝纤维与氧化锆纤维、碳化硅纤维、碳纤维等无机纤维皆是国家重点发展的武备材料,属国家重点需求材料。欧美发达国家将其作为计策储备材料,对我国进行技能封锁,部分产品禁售,非禁产品进行高价、限量发卖。
我国从前由于人力和物力投入较少、干系技能发展滞后等缘故原由,氧化铝连续纤维的研发及生产技能水平与国际前辈水平的差距较大。我国在耐高温新材料领域起步较晚,险些从2000年之后才开始进行连续纤维的研发,而部分发达国家在20世纪70年代已经实现量产。
据理解,海内最早中试成功的是浙江欧诗漫晶体纤维有限公司,并建成了海内第一套氧化铝纤维连续生产装置;2015年鲁阳节能实现了氧化铝纤维针刺毯的量产。之后,山东东珩国纤新材料、莫纶集团、上海榕融新材料等企业也实现了家当化打破。
氧化铝纤维制备工艺有哪些?
1、溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是制备高纯度且均匀的Al2O3纤维最通用的方法之一,通过掌握先驱体溶胶的粒径、采取较低的煅烧温度即可得到均匀的Al2O3纤维,该方法常日选用异丙醇铝、羧酸铝、硝酸铝及氯化铝等作为先驱体。
山东东珩国纤新材料氧化铝短纤维产品
2、卜内门法
将有机铝盐和其他添加剂在一定条件下稠浊,使之成为一定粘度的粘稠溶液,然后再与一定量的水溶性有机高分子、含硅氧化聚合物等稠浊均匀,形成可纺粘液,经由纺丝、干燥、烧结等处理,即得到氧化铝纤维。卜内门法难以得到连续长纤维,其产品多为短纤维形式。
3、熔融抽丝法
熔融抽丝法是1971年美国TYCO研究所开拓的一种制备单晶α-Al2O3纤维的方法,通过在高温下向Al2O3熔体内插入钼制细管,利用毛细征象,熔融液刚好升到毛细管的顶端,然后由顶端缓慢向上拉伸得到α-Al2O3连续纤维。此方法可以制得形状较为繁芜的连续纤维,但产品性能不易掌握,纤维质量较差。
4、浸渍法
采取无机铝盐作为浸渍液,亲水性能良好的粘胶纤维作为浸渍物基体纤维。在一定条件下将其稠浊均匀,无机铝盐以分子状态分散于基体纤维中,经由浸渍、干燥、烧结、编织等步骤可以得到形状繁芜的氧化铝纤维。浸渍法易于形成含铝纤维,并可以制成形状繁芜的纤维产品,但本钱较高,工艺较为繁琐,产品性能不易掌握,形成的纤维质量较差。
5、预聚合法
预聚合法先将烷基铝和其它添加剂在一定条件下聚合,形成一种铝氧烷聚合物,将该聚合物溶解在有机溶剂中,加入硅酸酯或有机硅化合物,再对该稠浊物进行浓缩处理成可纺粘稠液,再经由干法纺丝成先驱纤维,分别在600℃和1000℃进行热处理,得到微晶聚拢态连续氧化铝纤维。该方法的纺丝性能好,易于得到连续长纤维。
日本往友化学公司采取预聚合法生产氧化铝纤维,先用烷基铝和水在一定的条件下聚合成铝氧烷化合物,将其溶解在有机溶剂中,再加入硅酸酯或有机硅化合物,将稠浊物制成可纺粘稠液,经纺丝,干燥,烧结生产出氧化铝纤维。
6、淤浆法
淤浆法因此Al2O3粉末为紧张原材料,加入分散剂、流变助剂、烧结助剂等,在一定条件下制成可纺稠浊物,再经由挤出成纤、干燥、烧结等步骤制备Al2O3连续纤维。该方法为了防止气体挥发时体积存缩过快导致纤维分裂,生产的浆料在烧结前须要进行干燥处理,并选择适当的升温速率。
氧化铝纤维运用领域有哪些?
Al2O3纤维兼具耐高温、低导热系数、抗压强度高、拉伸强度高、质轻及生物相溶性好等精良特性,其在构造增强、高温隔热、吸附过滤及生物医学等领域表现出极强的竞争上风。
1、构造增强复合股料
近年来,增强金属基复合股料性能的研究及运用引起了许多工程界的关注,而无机金属在增强材料方面有其独特性。由于Al2O3纤维与有机基体间具有较小的界面反应,其复合股料制品的机器性能、硬度及耐磨性会得到进一步的改进。
2、高温隔热材料
Al2O3纤维在高温下具有精良的抗氧化性能,能够在高温利用过程中保持较高的抗拉强度,相较于碳化硅纤维其质料本钱较低。此外,Al2O3纤维表面活性较高,具有质量轻、耐高温、热膨胀系数小、抗热震性能好等优点,被广泛运用于航空航天高温隔热领域。
3、吸附过滤材料
Al2O3纤维具有轻质、过滤阻力低、热稳定性好、过滤效率高档优点,常被用作吸附过滤材料,在环境领域具有主要的运用代价。
4、生物医学材料
当Al2O3纤维尺寸减小到微米乃至纳米级别时,其在生物医学领域也有了一些运用,将其与无毒且良好生物相容性的聚合物复合可用作伤口愈合股料、组织支架材料,帮忙骨再生过程等。其余Al2O3复合股料在牙修复领域也有着广泛运用。
会议关照
氧化铝纤维因运用上风极为突出,核心制造技能一贯被发达国家严密封锁,而我国在该领域曾长期依赖入口。只管目前我国在高性能氧化铝纤维方面的竞争中还处于相对劣势,但在政策、需求驱动下,及随着海内企业生产工艺不断成熟,氧化铝纤维的全面国产替代指日可待。12月14-15日,中国粉体网将在江西萍乡举办“2022第五届新型陶瓷技能与家当高峰论坛”,来自山东工陶院的张铭霞教授将带来《连续氧化铝纤维的制备》的报告,报告基于利用溶胶-凝胶法以无机铝盐、羧酸、硅溶胶、助剂为质料、结合干法纺丝制备了连续氧化铝系列陶瓷纤维,将阐述对纺丝溶胶的流变性、微不雅观构造、纤维晶型以及纤维表面和内部构造进行的研究。
专家先容
张铭霞,1967年生,教授,现任山东工业陶瓷研究设计院首席专家。国防科工局项目评审专家,中国复合股料学会理事,山东省纺织学会理事。主持承担国家级科研项目二十余项,获授权专利20余件,揭橥论文30余篇。长期从事高性能纤维及复合股料的研究、开拓和家当化事情,主持开拓的具有自主知识产权的高性能连续氮化硼纤维,冲破了发达国家对我国在耐超高温(3000℃)增强材料的技能封锁,建立了我国首条连续氮化硼纤维吨级生产线,办理我国耐超高温苛刻服役环境下热透波烧蚀关键原材料“卡脖子”的难题;主持了具有自主知识产权的低本钱连续氧化铝基纤维的研发,占领了有氧环境下长期利用高温增强剂制备的关键技能,建立了工程化试验线。
参考来源:
[1]魏士龙,井良霄.氧化铝纤维制备中的热处理过程研究
[2]曾佳琪等.氧化铝纤维的制备及其运用研究现状
[3]汪家铭等.氧化铝纤维发展现状及运用前景
[4]缓解“无米之炊”局势,「莫纶集团」补充氧化铝连续纤维家当化空缺.36氪