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以铝粉、工业盐酸和酸性硅溶胶为原料,采用溶胶-凝胶法制备了多晶莫来石纤维。
多晶莫来石纤维是一种耐高温隔热材料和复合材料的增强材料。它由莫来石微晶组成,融合了晶体材料和纤维材料的特性。它具有耐高温、耐腐蚀、比重小、熔点高、抗热震性好、导热系数低、高温强度高等优点。广泛应用于冶金、机械、陶瓷、电子、建材、石化、航空航天等领域。莫来石纤维作为大功率发动机和导弹的隔热层,可有效保护内部敏感元件:用于高温窑的炉顶内衬,可减轻窑顶重量,提高窑的热效率;作为金属基和陶瓷基复合材料的增强材料,它可以改善复合材料的高温性能和力学性能。此外,将莫来石纤维加工成纸、板、毯、毡、模块等产品,可进一步扩大其应用领域。
莫来石具有较高的熔点(1840ºC)和较低的高温粘度,因此很难用传统的熔融方法制备莫来石纤维。近年来,随着溶胶-凝胶技术的不断发展,溶胶-凝胶法以其合成温度低、产品均匀性好、纯度高、组分可调等优点成为制备莫来石纤维最合适的方法。目前,溶胶-凝胶法制备莫来石纤维的主要原料是昂贵的金属醇盐。song以异丙醇铝、硝酸铝和正硅酸乙酯为主要原料,在1200ºCμm温度下获得了纤维直径为30~40的多晶莫来石纤维。Okada等人分别使用异丙醇铝、硝酸铝、,以氯化铝和铝粉为铝源,正硅酸乙酯为硅源,在1100ºC下制备多晶莫来石纤维,纤维直径小于10μm。但金属醇盐水解条件苛刻,需要大量有机醇作为溶剂,生产成本高,设备要求高,而且过程控制难度大,无法应用于工业生产。
因此,以廉价的铝粉、工业盐酸和市售酸性硅溶胶为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备莫来石原丝纺丝液,然后通过纺丝、干燥和热处理制备出多晶莫来石纤维,是一种适合工业化生产的方法。