钇铝石榴石纤维纺丝原液的制备及结构与流变性研究

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1、第25卷第4期无机化学学报Vol．25No．42009年4月CHINESEJOURNALOFINORGANICCHEMISTRY623~628钇铝石榴石纤维纺丝原液的制备及结构与流变性研究李呈顺1张玉军＊,1鹿成洪2刘超21工程陶瓷重点实验室，山东大学材料科学与工程学院，济南250061)(2鲁阳晶体纤维研究所，山东鲁阳股份有限公司，淄博256120)(摘要：以铝粉、工业盐酸和醋酸钇为主要原料，水为溶剂，通过溶胶-凝胶法制备了钇铝石榴石(YAG)纤维前驱体纺丝原液。采用XRD表征了纺丝液热处理后的物相组成，采用27Al核磁共振、FTIR和旋转流变仪分别研究

2、了纺丝液的结构、红外吸收特性和流变学行为。结果表明，在900℃下热处理可以得到单一的钇铝石榴石晶相。通过27Al核磁共振和红外吸收光谱的变化分析了YAG溶胶的形成机理，认为YAG溶胶是由体系内活性羟基的缩聚反应而生成的线性结构的胶体。YAG纺丝液的纺丝性依赖于其流变性和粘度，具有纺丝性能的胶体为剪切变稀的假塑性流体，粘度在2~4Pa·s。研究了纺丝液的非牛顿指数与含水量的关系，纺丝性能最好的胶体的非牛顿指数为0.78。关键词：溶胶-凝胶法；钇铝石榴石纤维；纺丝液；流变性；非牛顿指数中图分类号：O614.3+1；O614.32+2文献标识码：A文章编号：10

3、01-4861(2009)04-0623-06Preparation,StructureandRheologicalBehaviorofYttriumAluminumGarnetFiberPrecursor1＊,122LICheng-ShunZHANGYu-JunLUCheng-HongLIUChao(1KeyLaboratoryofEngineeringCeramics,SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShandongUniversity,Jinan250061)(2CrystallineFiberInsti

4、tuteofLuyang,ShandongLuyangCo.,Ltd,Zibo,Shandong256120)Abstract:Yttriumaluminumgarnet(YAG)fiberprecursorwaspreparedbysol-gelmethod,usingaluminumpowders,HClandaceticacidasrawmaterials,waterassolution.Thephasecomposition,structure,infrared27absorptionpropertyandrheologicalbehaviorwe

5、reanalyzedusingcomprehensivemethodssuchasXRD,AlNMR,FTIRandphysicalandrheologytesting.Theresultswereshownthatphase-pureYAGcouldbeformat900℃.The27formationmechanismofYAGsolswerestudiedbythechangesofAlNMRandFTIRspectra,whichYAGsolswereoflinearstructuralsolsformedbycondensationpolymer

6、izationbetweenactivehydroxyls.ThespinnabilityofYAGprecursorwasrelatedtotherheologicalbehaviorandviscosityofsols.Thesolsexhibitedspinningwhentheywerepseudoplasticfluidwithshearthinningproperty.Relationshipsbetweenwatercontentandnon-Newtonianindexwerealsoinvestigated,whichnon-Newton

7、ianindexofthebestspinnableprecursorwas0.78.Keywords:sol-gel;yttriumaluminumgarnetfiber;spinningsolution;rheology;non-newtonianindex钇铝石榴石(Y重点发展的高性能陶瓷纤维之一[1,2]3Al5O12，或YAG)纤维是氧化铝基。YAG纤维最显纤维的一种，具有高强度、高模量、耐高温、抗氧化，著的性能是在氧化气氛下的抗高温蠕变性，其抗蠕良好的耐化学腐蚀性和优异的光学性能，是近年来变性是氧化铝纤维的3~10倍[3,4]，是目前抗高温蠕收

8、稿日期：2008-10-14。收修改稿日期：2008-12-15。