氧化铝纤维

氧化铝纤维

氧化铝纤维主要成分为氧化铝（Al₂O₃），辅助成分有SiO₂、B₂O₃、MgO等。氧化铝纤维作为高性能无机纤维中的一种，又分为氧化铝短纤维、氧化铝晶须以及氧化铝连续纤维，可广泛用作高温耐火材料、复合材料的结构增强材料。其中，氧化铝短纤维可用于高端窑炉内衬、汽车三元催化器的衬垫中；氧化铝连续纤维在新能源、复合材料等领域展现出独特的应用价值，使用其制备的增强聚合物复合材料具有透波性好、质量轻的特点，有望在电路板、电子器械、雷达罩和电池等工具或器件中得以应用。据已经实现氧化铝纤维产业化的莫纶（珠海）控股集团有限公司的创始人马小民介绍，氧化铝纤维材料的需求端包括军工和民品。军品端是一个较小的市场，占整体市场空间的10%以下，更多的市场在于民品端，将达千亿级市场规模。目前全球氧化铝纤维市场主要由国外企业垄断，尤其是美国企业占据主导地位，如美国DuPont公司、美国3M公司等，另外日本三菱公司、英国ICI公司等也占据一定的市场份额。

国外厂家的氧化铝纤维物理性能

氧化铝纤维与氧化锆纤维、碳化硅纤维、碳纤维等无机纤维皆是国家重点发展的军备材料，属国家重点需求材料。欧美发达国家将其作为战略储备材料，对我国进行技术封锁，部分产品禁售，非禁产品进行高价、限量销售。我国早年因为人力和物力投入较少、相关技术发展滞后等原因，氧化铝连续纤维的研发及生产技术水平与国际先进水平的差距较大。我国在耐高温新材料领域起步较晚，几乎从2000年之后才开始进行连续纤维的研发，而部分发达国家在20世纪70年代已经实现量产。

氧化铝纤维制备工艺有哪些？

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溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是制备高纯度且均匀的Al₂O₃纤维最通用的方法之一，通过控制前驱体溶胶的粒径、采用较低的煅烧温度即可得到均匀的Al₂O₃纤维，该方法通常选用异丙醇铝、羧酸铝、硝酸铝及氯化铝等作为前驱体。

山东东珩国纤新材料氧化铝短纤维产品

02

卜内门法

将有机铝盐和其他添加剂在一定条件下混合，使之成为一定粘度的粘稠溶液，然后再与一定量的水溶性有机高分子、含硅氧化聚合物等混合均匀，形成可纺粘液，经过纺丝、干燥、烧结等处理，即得到氧化铝纤维。卜内门法难以得到连续长纤维，其产品多为短纤维形式。

03

熔融抽丝法

熔融抽丝法是1971年美国TYCO研究所开发的一种制备单晶α-Al₂O₃纤维的方法，通过在高温下向Al₂O₃熔体内插入钼制细管，利用毛细现象，熔融液刚好升到毛细管的顶端，然后由顶端缓慢向上拉伸得到α-Al₂O₃连续纤维。此方法可以制得形状较为复杂的连续纤维，但产品性能不易控制，纤维质量较差。

04

浸渍法

采用无机铝盐作为浸渍液，亲水性能良好的粘胶纤维作为浸渍物基体纤维。在一定条件下将其混合均匀，无机铝盐以分子状态分散于基体纤维中，经过浸渍、干燥、烧结、编织等步骤可以得到形状复杂的氧化铝纤维。浸渍法易于形成含铝纤维，并可以制成形状复杂的纤维产品，但成本较高，工艺较为繁琐，产品性能不易控制，形成的纤维质量较差。

05

预聚合法

预聚合法先将烷基铝和其它添加剂在一定条件下聚合，形成一种铝氧烷聚合物，将该聚合物溶解在有机溶剂中，加入硅酸酯或有机硅化合物，再对该混合物进行浓缩处理成可纺粘稠液，再经过干法纺丝成先驱纤维，分别在600℃和1000℃进行热处理，得到微晶聚集态连续氧化铝纤维。该方法的纺丝性能好，易于得到连续长纤维。日本往友化学公司采用预聚合法生产氧化铝纤维，先用烷基铝和水在一定的条件下聚合成铝氧烷化合物，将其溶解在有机溶剂中，再加入硅酸酯或有机硅化合物，将混合物制成可纺粘稠液，经纺丝，干燥，烧结生产出氧化铝纤维。

06

淤浆法

淤浆法是以Al₂O₃粉末为主要原材料，加入分散剂、流变助剂、烧结助剂等，在一定条件下制成可纺混合物，再经过挤出成纤、干燥、烧结等步骤制备Al₂O₃连续纤维。该方法为了防止气体挥发时体积收缩过快导致纤维破裂，生产的浆料在烧结前需要进行干燥处理，并选择适当的升温速率。

氧化铝纤维应用领域有哪些？氧化铝纤维应用领域有哪些？

Al₂O₃纤维兼具耐高温、低导热系数、抗压强度高、拉伸强度高、质轻及生物相溶性好等优异特性，其在结构增强、高温隔热、吸附过滤及生物医学等领域表现出极强的竞争优势。

01

结构增强复合材料

近年来，增强金属基复合材料性能的研究及应用引起了许多工程界的关注，而无机金属在增强材料方面有其独特性。由于Al₂O₃纤维与有机基体间具有较小的界面反应，其复合材料制品的机械性能、硬度及耐磨性会得到进一步的改善。

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高温隔热材料

Al₂O₃纤维在高温下具有优异的抗氧化性能，能够在高温使用过程中保持较高的抗拉强度，相较于碳化硅纤维其原料成本较低。此外，Al₂O₃纤维表面活性较高，具有质量轻、耐高温、热膨胀系数小、抗热震性能好等优点，被广泛应用于航空航天高温隔热领域。

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吸附过滤材料

Al₂O₃纤维具有轻质、过滤阻力低、热稳定性好、过滤效率高等优点，常被用作吸附过滤材料，在环境领域具有重要的应用价值。

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生物医学材料

当Al₂O₃纤维尺寸减小到微米甚至纳米级别时，其在生物医学领域也有了一些应用，将其与无毒且良好生物相容性的聚合物复合可用作伤口愈合材料、组织支架材料，协助骨再生过程等。另外Al₂O₃复合材料在牙修复领域也有着广泛应用。