陶瓷纤维制备技术的研究进展

综述了石英纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维、硅酸铝纤维等不同种类陶瓷纤维的制备技术研究现状和技术难点。石英纤维主要采用溶胶-凝胶法制备,需要纤维表面引入氮化硼涂层改善其界面析晶行为;碳化硅纤维主要采用前驱体转化法和活性炭转化法制备,需进行表面涂层增强其性能;氮化硅纤维主要采用溶胶-凝胶法和碳热还原氮化法制备;氮化硼纤维主要采用无机转化法和有机前驱体法制备;溶胶-凝胶法是氧化铝、莫来石和硅酸铝纤维的主要制备方法。未来国内陶瓷纤维研究应进一步提高纤维性能、开发新品种、提高制备技术水平、加强应用研究和拓展应用领域。

压电陶瓷纤维的极化工艺研究

锆钛酸铅(Pb(Zr_(x)Ti_(1-x))O_(3),简称PZT)压电陶瓷纤维具有大长径比、压电性能高等特点,但现有的极化工艺在轴向方向只能对几毫米压电陶瓷纤维进行极化,导致压电陶瓷纤维无法获得优异的压电性能。本文借助高温空气极化方法,确定了最佳极化条件,成功对长度为80mm,直径为0.25mm的PZT压电纤维进行整体极化,性能相较于传统极化工艺提升42.86%,接近块状PZT压电纤维常规极化的d_(33)上限420p C·N^(-1)

氧化铝连续纤维用前驱体溶胶的制备和可纺性研究

以铝(Al)粉和六水合氯化铝(AlCl_(3)·6H_(2)O)为Al源、中性硅溶胶(SiO_(2))为Si源,通过溶胶-凝胶法制备Al溶胶,再经浓缩、老化制得可纺性前驱体Al溶胶,研究物料配比、反应时间、浓缩温度及时间对制备Al溶胶的影响,以及浓缩、老化和稀盐酸(HCl)加入量对前驱体Al溶胶可纺性的影响,并测试了可纺性前驱体Al溶胶的流变性能。结果表明:在80℃水浴、电动搅拌转速为1000 r/min的条件下合成固含量为20%的Al溶胶,较佳的物料配比为Al粉/AlCl_(3)·6H_(2)O质量比11,较佳的反应时间为3 h;将固含量为20%、动力黏度(μ)为20 mPa·s的Al溶胶在80℃下浓缩5.0 h,再在28℃下老化40 h,可得到μ约60000 mPa·s且具有良好可纺性的前驱体Al溶胶;在可纺性前驱体Al溶胶的制备中添加稀HCl可有效抑制溶胶凝胶化,25 g Al溶胶中加入稀HCl 1.5 g较为合适;可纺性前驱体Al溶胶表现为切力变稀的假塑性流体,在温度为25~35℃、剪切速率为0~1000 s^(-1)时,溶胶的μ为50000~70000 mPa·s,具有良好的可纺性。

SiC(Al)陶瓷纤维先驱体聚铝碳硅烷的合成与表征

利用聚二甲基硅烷(PDMS)热解聚合的液相产物聚硅碳硅烷(PSCS)与乙酰丙酮铝(Al(AcAc)3)反应制备了SiC(Al)陶瓷纤维的先驱体聚铝碳硅烷(PACS)。选用PSCS为原料消除了Al(AcAc)3在合成反应过程中出现的升华现象。合成的PACS化学式为:SiC2.0H7.6O0.13Al0.018,数均分子量Mn=2265。研究反应过程发现PSCS发生裂解重排反应,Si-H键在反应中显示出巨大的活性,反应时伴随有乙酰丙酮气相副产物产生。反应机理研究表明,PACS分子量的增加是PSCS形成的Si-H键与Al(AcAc)3的配位基发生交联反应形成Si-Al键的结果。

锆英石对纳米SiO_2多孔绝热材料绝热性能的影响

降低红外辐射传热是解决纳米SiO2多孔绝热材料高温绝热性能差的关键。本文探讨了锆英石作为红外遮光剂对纳米SiO2多孔绝热材料绝热性能的影响。结果表明:微米级锆英石的引入,可大幅降低红外辐射传热,显著提高材料高温绝热性能,当掺加35%锆英石时,可将材料500℃时热导率从0.119W/(m·K)降低至0.053W/(m·K)。同时对锆英石的红外遮光机理进行了探讨和分析。

连续陶瓷纤维制备技术的研究进展

作为先进复合材料的增强剂，高性能陶瓷纤维日益引起材料研究人员的广泛关注，并导致了纤维制备技术的不断发展。与早期的物理成形技术和化学气相合成技术相比，先驱体转化法具有易于制备细径纤维、组成结构可调的优点，是目前研究与开发的重点，其中溶胶－凝胶法比较适合制备氧化物陶瓷纤维，而有机聚合物转化法则比较适合制备非氧化物陶瓷纤维。

Sol-Gel法制备新型多晶钇-铝石榴石纤维

采用溶胶－凝胶法,以硝酸钇、铝片和水为原料,在酸的催化作用下经过一系列复杂的水解、缩聚反应制备出一种钇氧铝溶胶,向该溶胶中加入适当的水溶性高分子聚合物,经浓缩、纺丝及９００℃高温后处理可得到直径均匀的新型多晶钇－铝石榴石纤维．

聚硼氮烷先驱体制备氮化硼陶瓷纤维的研究

以ＢＣｌ３和ＨＮ（ＳｉＭｅ３）２为原料，合成了具有可纺性的聚硼氮烷先驱体，并以此先驱体为原料在单孔纺丝装置上熔融纺制成先驱体丝，将先驱体丝在ＢＣｌ３、ＮＨ３气氛下进行不熔化处理，使得聚硼氮烷由线型结构向平面网状和体型转变，最后在Ｎ２气气氛下热处理至１６００℃，获得了ｈ－ＢＮ陶瓷纤维。

γ-Al_2O_3纳米粉对氧化铝纤维烧结行为的影响

研究了纳米γ－Ａｌ２Ｏ３粉末对氧化铝纤维烧结行为的影响．在纤维挤压成型过程中，纳米粉体填入到微米颗粒形成的孔隙中，当加入量为 ４０ｗｔ％时，纤维素坯相对密度由 ６５％提高到８０％。由于成型密度高、气孔分布窄、孔径小而有利于烧结，在较低的烧结温度下可以达到理论密度．全部采用纳米γ－Ａｌ２Ｏ３粉挤压的纤维烧结后具有较大的径向收缩率，在１２００℃烧结即可达到完全致密．

连续玄武岩纤维结构与性能试验研究

对一种国产连续玄武岩纤维的化学组成、晶体结构、表面特性及密度进行了表征分析,并对其力学性能、耐高温性能、耐化学腐蚀性能和复合材料界面性能进行了测试分析。结果表明:连续玄武岩纤维主要是由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O等氧化物组成的硅铝酸盐系纤维;纤维本体为非晶态,呈现近程有序远程无序的结构特征。纤维呈圆柱体,表面光滑,表面能较高,呈极性;连续玄武岩纤维具有较好的耐高温性能和优异的耐酸碱腐蚀性能,尤其是耐酸性突出。目前国产连续玄武岩纤维的抗拉性能已达到E-玻纤的水平,但是与国外报道的性能还有一定差距,尚需在原料选择和制备工艺方面进行改进。同时其复合材料界面性能不太理想,有待从纤维用表面浆料设计和涂敷工艺方面进行攻关。

聚硅硼氮烷的流变性能研究

以硅硼氮烷为原料,在自制的聚合纺丝一体化设备中,缩聚反应连续化制备聚硅硼氮烷（PBSZ）;探讨了PBSZ的流变特性,并对其初生纤维的结构与形貌进行了表征.结果表明：聚合反应釜一次性可制备10 kg的聚合物,在高纯氮气保护下进行聚合,得到了直径为25～30μm的不含有Si—O—Si键的初生纤维;通过动态流变测试,聚合时间为48～72 h,在一定温度下PBSZ均能表现出可纺性,且都属于剪切变稀的非牛顿流体.

β-Si_3N_4纤维及柱晶的制取

采用燃烧合成工艺，制取了细长的β-Si3N4纤维·纤维顶端有小球，小球中含Si，Al成分，纤维有扭曲、拧结现象．VLS机制是控制纤维生长的主要机制．晶体顶端有螺旋生长蜷线．燃烧合成的β-Si3N4为六方柱晶，表面无缺陷。柱晶主要通过VC机制生长。β-Si3N4柱晶是从微晶β-Si3N4中长出的，其生长具有晶格继承性．异相添加剂和少量杂质Al的引入有利于形成较长的柱晶和纤维。控制原始反应物中的添加剂含量，保持较高的燃烧温度，是制取β-Si3N4纤维的关键。

新型纤维材料——陶瓷纤维

陶瓷纤维以其质轻,耐火,耐腐蚀等性能,目前已经在机械、冶金、石油和化工等行业得到了广泛的应用,随着各种其他技术的应用,各种陶瓷纤维基复合材料得到了快速的发展。根据使用功能,陶瓷纤维可以分为高温陶瓷纤维和功能陶瓷纤维,用作绝热材料,过滤材料,高温超导材料等,此外陶瓷纤维还被用于生产耐高温陶瓷纤维纸和箱板纸。文章简述了陶瓷纤维的发展,列举了陶瓷纤维的种类、制备方法、应用及发展趋势。

变密度多层绝热性能测试装置及实验验证

建立了一套变密度多层绝热性能测试装置,用于研究变密度多层绝热技术的特性规律。实验应用低温量热法原理测试了真空度、层密度及热边界温度对变密度多层绝热性能的影响。实验结果与理论计算分析结果相吻合,验证了理论计算分析的准确性。

溶胶—凝胶法在陶瓷/玻璃纤维制备中的应用

溶胶—凝胶工艺是一种很有发展前途的材料制备方法 ,在制备功能陶瓷材料方面已经显示出其优越性。近二、三十年来 ,溶胶—凝胶工艺在制备陶瓷纤维方面也取得了重大进展 ,许多高性能溶胶 凝胶法陶瓷纤维得到了广泛应用。

21世纪高性能纤维的发展应用前景及其挑战(Ⅱ)含铝氧化物陶瓷纤维

本文针对目前国内外高性能陶瓷纤维的发展现状，对含铝氧化物陶瓷纤维的发展概况及遇到的困难作了较为详细的回顾和概括。对含铝氧化物陶瓷纤维的发展前景和发展方向进行了较为深刻的探讨。

连续陶瓷纤维的应用前景

本文介绍了连续陶瓷纤维,尤其是Al_2O_3-SiO_2系氧化物连续陶瓷纤维最近的发展情况。溶胶—凝胶法近年来受到广泛关注,采用此法能获得高纯度连续陶瓷纤维材料,其使用温度可达1400℃。此类纤维的应用目前已遍及许多领域,CFCC计划的实施将使其潜在的节能及环境保护效能得到发挥。

氧化铝、碳化硅陶瓷纤维的成型与烧结

本文以纳米级氧化铝和碳化硅微粉为原料 ,采用挤压烧结工艺 ,成功地制备出氧化铝和碳化硅陶瓷纤维。对纤维的烧结特性进行了分析 ,测试了纤维的拉伸强度 ,用SEM观察了纤维断口形貌。结果表明 :由于采用纳米微粉为原料 ,使陶瓷纤维的烧结温度降低 ,氧化铝纤维在 1 2 0 0℃烧结后 ,相对密度达到 99 5 % ,拉伸强度为 840Mpa ;碳化硅纤维 1 80 0℃烧结后 ,密度高于 95 % ,拉伸强度为72 0MPa。

日本开发的陶瓷物质功能纤维

叙述了陶瓷材料的概念、性能、用途及其在纺织方面的应用。在实际生产中，大多采取以高浓度填充陶瓷粉末的聚合物为芯、普通成纤聚合物为鞘的方法，来获得“芯鞘复合纤维”，达到陶瓷功能与纤维性能两方面的互补。论述了３个开发要点，一是要保证陶瓷物质的粒度在１μｍ左右，二是要努力消除粉粒的凝聚现象，三是用高温处理的方法对陶瓷粉末进行充分地干燥。根据陶瓷纤维的功能，简要分类为导电纤维、抗菌纤维、消臭纤维、防紫外线纤维、远红外纤维和蓄热保温纤维共６类，并介绍了日本对这些纤维开发应用的情况。

静电纺丝法制备LaMO_3(M=Co,Fe,Mn)纳米纤维及其表征

采用静电纺丝法结合溶胶-凝胶技术制备了钙钛矿型过渡金属氧化物LaMO3(M=Co,Fe,Mn)纳米纤维.并应用热重(TGA)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外变换光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对所制备的纳米纤维进行了表征.结果表明,焙烧温度对纳米纤维的相结构和形貌有着显著的影响.在600℃焙烧2 h后,钙钛矿结构已基本形成.纤维直径随焙烧温度的升高而减小,经700℃焙烧2 h制得的目标纳米纤维的直径为50～200 nm.