【万诚晶体】氧化铝纤维制品的成型及应用性能

耐火纤维是一种以矿石、氧化物以及其他无机化合物为原料，经过熔融喷吹、甩丝、胶体固化等方法制成纤维状的耐火材料。耐火纤维因具有纤维和耐火的双重特性，可加工成纸、带、绳、毯、毡、板、砖等制品。耐火纤维制品还具有抗腐蚀、热导率小，是工业窑炉隔热保温高效节能的重要材料。耐火纤维的分类及使用温度如图1所示。

图1  耐火纤维分类及使用温度

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。

利用氧化铝纤维原棉做原料，采用纺织、造纸及陶瓷工业的生产工艺，可将纤维加工成纸、绳、带、板、毯、毡等制品，亦可与其他品种纤维制成复合纤维制品。在各种粉料中加入氧化铝纤维，可制成纤维增强的复合制品。

(一)干法制毯

这种方法大多用在生产普通硅酸铝纤维制品上。在纤维生产过程中用干法除渣后，将分散在空气介质中的纤维棉喷入雾状结合剂，使其沉积在运动的丝网上，形成积层状的毯或毡，最后经过压辊压紧即为成品。但为了提高制品的抗拉强度和抗气流冲刷能力，还可以采用针刺法加固制成针刺毯。

(二)湿法制毯

采用湿法除渣，渣球含量可以降低到5%以下。在调浆槽中制成一定浓度的料浆，料浆浓度在0.5%~1.0%，加人有机结合剂(甲基纤维素、聚乙烯醇、阿拉伯胶、乳胶等)或无机结合剂(硅溶胶、聚氯化铝、硫酸铝等)。采用油压机压滤制毡。干燥后即为成品。

(三)异型纤维制品

异型纤维制品采用两种生产工艺加工：一种是采用压滤法成型工艺，该工艺简单效率高，但只适于加工形状不太复杂、批量较大的制品;另一种是采用真空吸滤法成型工艺，虽工艺复杂但可以加工任何形状复杂的制品。采用真空吸滤生产工艺加工异型纤维制品的流程图如图2所示。真空吸滤成型是将纤维切成约20mm的短纤维，加入无机结合剂和适量有机结合剂，需要时在配料中加入烧结氧化铝微粉等材料，先制成纤维和水的悬浮液(料浆)，用模子吸滤，使纤维积层形成坯体，经脱模干燥后即成制品。

压滤法成型是将料浆注人带有筛底的压模中(金属模或木模)，加压脱水成型，脱模后干燥而制成制品。

加人氧化铝、氧化锆或其他氧化物填充料的目的，可以提高制品的结构强度、密度、高温性能以及化学稳定性等。

加入糊精、淀粉、甲基纤维素、酚醛树脂等有机结合剂，或硅溶胶、铝溶胶、软质黏土等无机结合剂，是为了使制品中的纤维很好地粘结在一起，并使制品具有较好的强度。

(四)纤维复合制品(纤维增强制品)

纤维复合材料制品的品种有：纤维增强金属、纤维增强塑料以及纤维增强陶瓷(耐火材料)，以氧化铝纤维或氧化铝晶须增强复合材料的加工方法，可以参考以金属为基的成型工艺，如热压黏结法、纤维素铸造法、粉末冶金法以及加纤维泥浆浇注法等。

(一)氧化铝质多晶纤维的物理性能氧化铝质多晶纤维的物理性能见表1。

(二)氧化铝多晶纤维热导率与温度的关系

氧化铝多晶纤维热导率与温度的关系如图3所示。

图3  多晶氧化铝纤维材料的热导率与体积密度和温度的关系

1——3.50g/cm³(热压);2——2.53g/cm³;

3——1.41g/cm³;4——0.60g/cm³

(三) 添加剂对多晶氧化铭纤维收缩率的影响

添加剂对多晶氧化铝纤维收缩率的影响如图4所示。

图4  添加剂对多晶氧化铝纤维收缩率的影响

1—无添加剂；2—4%SiO₂；3—10%SiO₂;

4—0.24%Cr₂O3;5—6%SiO₂+0.24%Cr₂O₃

(四)混合纤维的性能

(1)氧化铝多晶纤维及硅酸铝纤维加热收缩率如图5所示。

图5  氧化铝纤维与硅酸铝纤维加热收缩率的比较

1—1260级耐火纤维；2—1400级耐火纤维；3—氧化铝纤维

(2)多晶氧化铝纤维加入量对混合纤维制品收缩率的影响如图6所示。

(3)混合纤维制品的氧化铝含量对使用温度的影响如图7所示。

(4)多晶氧化铝纤维和多晶莫来石纤维，两种混合纤维制品在142℃加热后的收缩率比较见表2。

表2 两种混合纤维毡在1427℃加热后的收缩率比较