新型纤维材料_陶瓷纤维

《新型纤维材料_陶瓷纤维》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第20卷第1期纤维素科学与技术Vol.20No.12012年3月JournalofCelluloseScienceandTechnologyMar.2012文章编号：1004-8405(2012)01-0079-07新型纤维材料——陶瓷纤维王小雅，曹云峰*（南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室，江苏南京210037）摘要：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

2、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。关键词：陶瓷纤维；制备；应用中图分类号：TQ343.41文献标识码：A陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，它的直径一般为2～5μm，长度多为30～250mm，纤维表面呈光滑圆柱形。由于其重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及[1]耐机械震动等优点，广泛应用于机械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、电子等行业。在全球能源价格上涨的国际背景以及中国国家战略背景下，陶瓷纤维在中国得到了更多更广的

3、[2]应用，发展前景十分看好。1陶瓷纤维的发展历史陶瓷纤维最早出现在美国，1941年美国巴布维尔考克斯公司以天然高岭土为原料使用[3]电弧熔融喷吹的方法制得陶瓷纤维。20世纪40年代后期，美国两家公司生产的硅酸铝系列陶瓷纤维首次应用于航天领域。20世纪60年代，美国研制出多种应用工业窑炉壁衬的陶[4]瓷纤维。目前，国外企业在原有1000型、1260型、1400型、1600型及混配纤维的基础上，[5]在陶瓷纤维熔体内加入ZrO2、Cr2O3，提高了陶瓷纤维的使用温度。另外，还有在熔体中加入CaO、MgO等成分，使纤维具有新的功能。国内陶瓷纤维从20世

4、纪70年代开始生产使用，由于技术简单落后，产品主要适用的温度范围都在1000℃以下。20世纪90年代，产生了含锆纤维和多晶氧化铝纤维，这类陶瓷纤收稿日期：2011-12-06基金项目：“江苏省青蓝工程中青年学术带头人培养对象”省教育厅资助课题（164105308）；江苏高校优势学科建设工程资助项目。作者简介：王小雅（1988~），男，硕士研究生；研究方向：制浆造纸。∗通讯作者：曹云峰，教授，博士，博士生导师；研究方向：制浆造纸与清洁生产。80纤维素科学与技术第20卷维虽然使用温度提高到1000～1400℃，但是使用范围不广，制约了这类陶瓷纤维的发展

5、。进入21世纪，国内陶瓷纤维技术发展迅速。国内压缩了普通硅酸铝纤维产品的生产，扩大了高纯硅酸铝纤维、含铬纤维、含锆纤维以及多晶氧化铝纤维的生产规模，并开发了特殊功能的多晶氧化锆纤维、氮化硅纤维、碳化硅纤维和硼化物纤维等新产品。这一阶段陶瓷纤维[6]多应用于纺织领域和复合材料开发领域。2陶瓷纤维的分类陶瓷纤维分类方法很多，根据其使用的功能一般可以分为两类：耐高温陶瓷纤维和功能陶瓷纤维。陶瓷纤维有普通硅酸铝陶瓷纤维，高硅酸铝陶瓷纤维，含Cr2O2、ZrO2或B2O3的硅酸铝陶瓷纤维，多晶氧化铝纤维和多晶莫来石纤维等。近年来国外已经开发成功或正在开发一些

6、新的陶瓷纤维品种，如镁橄榄石纤维，SiO2-CaO-MgO系陶瓷纤维，Al2O3-CaO系陶瓷纤维和一些特殊的氧化物纤维。这些陶瓷纤维除了可以用作高绝热材料外，还可以用作[7]高过滤材料和高结构材料的增强材料。2.1耐高温陶瓷纤维耐火材料以其容重低，导热系数小，热稳定性好，耐高温等优良特性，成为耐火、保温、[6]隔热、隔音和防火的优选材料。耐火陶瓷纤维常见的纤维化方法有熔融纤维化法和化学纤[8]维化法。2.2功能陶瓷纤维功能陶瓷纤维具有有机纤维所不能比拟的抗氧化功能以及独特的电学和光学性能。表1列出了部分功能陶瓷纤维的种类及性能。[9]表1部分功能

7、陶瓷纤维种类及性能陶瓷纤维特性陶瓷纤维特性BaTO3铁电，压电，电光PbTO3非线性光学，铁电PZT压电，铁电LNbO3压电，非线性光学YBaCuO超导Bi(Pb)SiCaCuO超导Zr(Y)O2耐热，纤维增强TO2绝缘TiN电导β-Al2O3离子电导[10]功能性陶瓷纤维包括以添加碳化锆陶瓷粉为主蓄热保温纤维，加入无机抗紫外线陶瓷纤维粉的防太阳光紫外线热线纤维，由羟基磷灰石[Ca(PO2)6(OH)2]陶瓷性陶瓷粉制成的可过滤病毒的非织布，通过聚合物中添加具有吸附功能的陶瓷粉制成的抗菌防臭纤维，功能性含陶瓷导电纤维等。这类导电纤维一般采用复合纺丝

8、法制得，多为皮芯结构。3陶瓷纤维的制备陶瓷纤维的制备方法很多，这些方法有各自的特点，使用于不同陶瓷纤维制品的制备，第1期王