氧化铝纤维即是多晶氧化铝纤维。它是采用胶体法或有机纤维浸渍法(有机纤维先驱体法)制造的,其结构是呈微晶形态,这样就排除了采用熔吹法制成的纤维有再结晶粉化的缺点。这种纤维在常温和高温下都有很大的强度,耐使用温度高、容重小、化学稳定性好、保温性强、介电和吸音性能优良等。
(一) 氧化铝纤维的生产工艺
(1) 原料:
制造多晶氧化铝纤维时,首先在氯化铝水溶液中加入一定量的金属铝粉,加热使其反应制成母液。母液经过过滤后,再加人一定量的硅溶胶,加热浓缩成具有一定黏度的溶液,即为胶体溶液。
在胶体溶液中加入适量的有机胺类,如环六亚甲基四胺等。混匀后在一定环境中,用喷吹法或离心甩丝法或拉丝法等工艺进行纤维化,采用喷吹法工艺时,喷吹空气压力0.3MPa,环境温度60℃左右,相对湿度在60%以下。
氧化铝纤维除用氯化铝做原料外,还可以用醋酸铝、硫酸铝等做原料。
(2)制品
在多晶氧化铝纤维中引入一定量的氧化硅组分,其主要作用是使其晶相稳定并能抑制晶粒长大。而在胶体溶液中加人有机胺类,是为了改善胶体溶液的纤维化性能。同时有机胶产生的残留微量炭素,也有抑制晶体长大的作用。这样可以保证制得具有弹性好,强度大的多晶氧化铝纤维。
(3)干燥:
氧化铝纤维坯体经过干燥后,在1100 ~ 1400℃范围内进行热处理后即成多晶的氧化铝纤维。
根据J. D. Birchall介绍,可用溶液甩丝法制造多晶氧化铝纤维。
用氯化铝溶液或其他铝盐溶液做原料,并添加有机聚合物等辅助剂使其流变性能适合于纺丝等需要,此法生产的纤维有如下特点:
(1) 泥浆甩丝法制连续纤维(长纤维):所用溶液的黏度须在10 ~ 100Pa· s之间,溶液从喷丝头的100 ~200μm直径细孔喷向干燥的空气中形成纤维,绕在一个转辊上,转辊速度决定纤 维直径的大小。
(2) 溶液甩丝法制切断纤维(短纤维):用离心甩丝法或气体拔丝法制成,溶液黏度为0.5 〜2. OPa • S。
上述两种成纤维方法都必须通过以下3个阶段的热处理程序:
(1) 烘干:烘干时要防止凝胶纤维畸变、防止形成内部孔洞或气泡。
(2) 在较高温度下使含水材料进一步脱水,去掉酸类物质,并把有机物烧掉。
(3) 在更高的温度下制得无水的、结晶度适当的氧化铝,并消除气孔。
多晶
氧化铝纤维制成的产品热导率很低,在200℃以下为0.077W/m·K,在1600℃以下为0.5W/m·K.多晶氧化铝纤维在高温炉上用作保温、隔热材料,可节能40%。这种纤维材料抗热震性能好。还应用于核装置绝热,汽车废气催化转换用陶瓷支柱的填充物、航空发动机隔音材料以及太阳灶的隔热材料。
英国专利介绍:一种在最后热处理以前用聚醋酸乙烯酯上胶的方法生产高抗张强度的氧化铝纤维。其具体做法是:采用无水纺丝法制造以氧化铝为主的纤维包含铝的化合物的乳化液或溶解物,少量的聚乙烯氧化物进行纺丝。上胶后热处理纤维,铝化物最好与硅元素一起拉成细丝,上胶可提高纤维的抗张强度。