莫來石長陶瓷纖維的制備與前驅(qū)體溶膠成纖機理研究.pdf

1、莫來石長陶瓷纖維具有良好的高溫力學(xué)性能和高溫穩(wěn)定性能,且具有彈性模量高、抗熱沖擊性能好等特點,在復(fù)合材料、高溫材料、過濾催化材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但目前以金屬醇鹽為原料,采用溶膠-凝膠法制備莫來石陶瓷纖維還存在著成本較高、纖維長度短、無法進(jìn)行大批量工業(yè)化生產(chǎn)等不足。本實驗以廉價的鋁粉、結(jié)晶氯化鋁、硅溶膠等為原料,采用溶膠-凝膠法添加有機助劑制備有機-無機雜化溶膠,通過優(yōu)化成分配比、工藝過程和工藝參數(shù),獲得了莫來石長陶瓷纖維。
　　實

2、驗結(jié)果表明:鋁粉與結(jié)晶氯化鋁比例為3.4:1時,聚合氯化鋁溶膠可紡性最好;莫來石纖維前驅(qū)體溶膠的結(jié)構(gòu)中存在Al-O-Al、Si-O-Si等鍵,但沒有明顯的Al-O-Si鍵,說明體系中各組元沒有達(dá)到原子級別的混合,該溶膠為雙相溶膠;在莫來石纖維前驅(qū)體溶膠中加入封端劑,引入惰性基團(tuán),可阻礙膠粒間凝聚、控制膠粒的形態(tài)、改善膠粒分布。保證溶膠中膠粒分布均勻、細(xì)密、呈球狀,使膠粒粒徑保持在10nm左右且形成鏈狀或網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)是莫來石前驅(qū)體溶膠具有可

3、紡絲性的關(guān)鍵。當(dāng)添加1％的紡絲助劑PVA1750時,莫來石纖維前驅(qū)體溶膠的紡絲長度達(dá)到300cm。固含量在43～65%的莫來石纖維前驅(qū)體溶膠均具有可紡絲性。當(dāng)固含量較低(低于20%)時,前驅(qū)體溶膠無紡絲性能,其黏度在380cPaS左右,該前驅(qū)體溶膠為牛頓流體;當(dāng)固含量達(dá)到57%時,溶膠的紡絲性能最好,其黏度在17212cPaS左右,該前驅(qū)體溶膠為切力變稀流體。
　　凝膠纖維通過烘箱干燥,可有效去除水分,確保凝膠纖維很少出現(xiàn)斷裂、脫