溶胶凝胶法制备纳米结构氧化铝陶瓷纤维

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1、第24卷第5期矿冶工程Vol.24№52004年10月MININGANDMETALLURGICALENGINEERINGOctober2004①溶胶凝胶法制备纳米结构氧化铝陶瓷纤维曹凯,沈湘黔,王涛平,景茂祥(江苏大学材料学院与工程学院,江苏镇江212013)摘要:以乳酸和硝酸铝为原料,采用溶胶2凝胶法制备了纳米结构氧化铝陶瓷纤维,纤维直径可在1μm以下,组成此纤维的晶粒小于100nm。考察了纤维前驱体可纺性的影响因素和前驱体纤维热分解过程,初步得到了制备纳米结构氧化铝纤维的工艺条件。通过SEM、XRD和FTIR研究了纤维前驱体及热处理产物的表面形貌、物相

2、组成和结构。实验表明采用溶胶2凝胶法可以制备连续、均匀的致密纳米结构氧化铝陶瓷纤维。关键词:溶胶2凝胶法;纳米结构氧化铝陶瓷纤维;制备工艺中图分类号:TQ174文献标识码:A文章编号:0253-6099(2004)05-0076-04PreparationofNanostructuralAluminaFiberbySol2gelTechniquesCAOKai,SHENXiang2qian,WANGTao2ping,JINGMao2xiang(SchoolofMaterialScienceandEngineering,JiangsuUniversity,Z

3、henjiang212013,Jiangsu,China)Abstract:Thenanostructuralaluminafiberssuccessfullypreparedstartingwithlacticacidandaluminiumnitratebysol2geltechniques,canbelessthan1μmindiameterandconsistsofnanometerparticles.Afterstudyingthefactorsinfectingthespinnabilityofgelprecursorsandthewholep

4、rocessofthermaldecomposition,aprimarytechnicalconditionsforpreparingnanostructuralaluminafibershasbeenobtained.Alsothemorphologies,compositionofphysicalphaseandstructureofgelpre2cursorsfibersandnanostructuralaluminafibersderivedfromthethermaldecompositionofthegelprecursorfiberhave

5、beenstudiedbyscanningelectronmicroscopy(SEM),X2raydiffraction(XRD)andFourier2transforminfraredspectroscopy(FTIP).Theresultsshowthatuniformandcompactnanostructualaluminafiberscanbecontinuouslypreparedbysol2geltechniques.Keywords:sol2geltechniques;nanostructualaluminafiber;preparing

6、process纳米结构氧化铝陶瓷纤维具有良好的耐高温,耐和均匀性较好,有较大的各向异性以及特定的强度和磨性和抗氧化性能,同时还具有热导率低,热膨胀系数优良的柔韧性,制品纯度高,性能稳定,而且工艺简单,小,抗热震性能好以及高模量,高塑性,高韧性,高强可设计性强,产品多样化[6],是一种很有发展前途的制[1～3]度,高电绝缘性和高介电常数等突出优点,因而可备氧化铝纤维的方法。本文对以乳酸和硝酸铝为原料广泛应用于绝热材料,纤维防护,增强材料等方面。此溶胶2凝胶法制备纳米结构氧化铝陶瓷纤维的工艺过外,与其它高性能无机纤维相比,纳米结构氧化铝陶瓷程及产物特性进行了初

7、步研究。纤维原料成本较低,且生产工艺简单,具有较高性价[4]1实验比和很大的商业价值。溶胶2凝胶法是目前制备氧化铝纤维的一种新方1.1反应机理法,通常是以铝的醇盐或无机盐为原料,同时加入其他乳酸分子中,由于羧基的存在,故可和许多金属离有机酸络合剂,溶于醇/水中得到混合均匀的溶液,经子在水溶液中生成络合物。乳酸与铝离子在水溶液中醇解/水解和聚合反应得到均匀的溶胶,溶胶经浓缩达发生络合反应,生成稳定的氧化铝纤维溶胶前驱体,其到一定粘度后进行纺丝,凝胶素丝经干燥后得到前驱[4～5]主要反应式是:体凝胶纤维,最后经热处理即得到氧化铝纤维。3CH3CH(OH)COO

8、H+Al(NO3)3溶胶2凝胶法的优点是:在较低温度下可制备连续、