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1、第20卷第1期纖維素科學(xué)與技術(shù)Vol.20No.12012年3月JournalofCelluloseScienceandTechnologyMar.2012文章編號(hào)：1004-8405(2012)01-0079-07新型纖維材料——陶瓷纖維王小雅，曹云峰*（南京林業(yè)大學(xué)江蘇省制漿造紙科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210037）摘要：陶瓷纖維以其質(zhì)輕，耐火，耐腐蝕等性能，目前已經(jīng)在機(jī)械、冶金、石油和化工等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，隨著各種其他技術(shù)的應(yīng)用，各種陶瓷纖維基復(fù)合材料得到了快速的發(fā)展。根據(jù)使用功能，陶瓷纖維可以分為高溫陶瓷纖維和功能陶瓷纖維，用作
2、絕熱材料，過(guò)濾材料，高溫超導(dǎo)材料等，此外陶瓷纖維還被用于生產(chǎn)耐高溫陶瓷纖維紙和箱板紙。文章簡(jiǎn)述了陶瓷纖維的發(fā)展，列舉了陶瓷纖維的種類、制備方法、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：陶瓷纖維；制備；應(yīng)用中圖分類號(hào)：TQ343.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A陶瓷纖維是一種纖維狀輕質(zhì)耐火材料，它的直徑一般為2～5μm，長(zhǎng)度多為30～250mm，纖維表面呈光滑圓柱形。由于其重量輕、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱率低、比熱小及[1]耐機(jī)械震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、電子等行業(yè)。在全球能源價(jià)格上漲的國(guó)際背景以及中國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略背景下，陶瓷纖維在中國(guó)得到了更多更廣的
3、[2]應(yīng)用，發(fā)展前景十分看好。1陶瓷纖維的發(fā)展歷史陶瓷纖維最早出現(xiàn)在美國(guó)，1941年美國(guó)巴布維爾考克斯公司以天然高嶺土為原料使用[3]電弧熔融噴吹的方法制得陶瓷纖維。20世紀(jì)40年代后期，美國(guó)兩家公司生產(chǎn)的硅酸鋁系列陶瓷纖維首次應(yīng)用于航天領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代，美國(guó)研制出多種應(yīng)用工業(yè)窯爐壁襯的陶[4]瓷纖維。目前，國(guó)外企業(yè)在原有1000型、1260型、1400型、1600型及混配纖維的基礎(chǔ)上，[5]在陶瓷纖維熔體內(nèi)加入ZrO2、Cr2O3，提高了陶瓷纖維的使用溫度。另外，還有在熔體中加入CaO、MgO等成分，使纖維具有新的功能。國(guó)內(nèi)陶瓷纖維從20世
4、紀(jì)70年代開(kāi)始生產(chǎn)使用，由于技術(shù)簡(jiǎn)單落后，產(chǎn)品主要適用的溫度范圍都在1000℃以下。20世紀(jì)90年代，產(chǎn)生了含鋯纖維和多晶氧化鋁纖維，這類陶瓷纖收稿日期：2011-12-06基金項(xiàng)目：“江蘇省青藍(lán)工程中青年學(xué)術(shù)帶頭人培養(yǎng)對(duì)象”省教育廳資助課題（164105308）；江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目。作者簡(jiǎn)介：王小雅（1988~），男，碩士研究生；研究方向：制漿造紙。?通訊作者：曹云峰，教授，博士，博士生導(dǎo)師；研究方向：制漿造紙與清潔生產(chǎn)。80纖維素科學(xué)與技術(shù)第20卷維雖然使用溫度提高到1000～1400℃，但是使用范圍不廣，制約了這類陶瓷纖維的發(fā)展
5、。進(jìn)入21世紀(jì)，國(guó)內(nèi)陶瓷纖維技術(shù)發(fā)展迅速。國(guó)內(nèi)壓縮了普通硅酸鋁纖維產(chǎn)品的生產(chǎn)，擴(kuò)大了高純硅酸鋁纖維、含鉻纖維、含鋯纖維以及多晶氧化鋁纖維的生產(chǎn)規(guī)模，并開(kāi)發(fā)了特殊功能的多晶氧化鋯纖維、氮化硅纖維、碳化硅纖維和硼化物纖維等新產(chǎn)品。這一階段陶瓷纖維[6]多應(yīng)用于紡織領(lǐng)域和復(fù)合材料開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。2陶瓷纖維的分類陶瓷纖維分類方法很多，根據(jù)其使用的功能一般可以分為兩類：耐高溫陶瓷纖維和功能陶瓷纖維。陶瓷纖維有普通硅酸鋁陶瓷纖維，高硅酸鋁陶瓷纖維，含Cr2O2、ZrO2或B2O3的硅酸鋁陶瓷纖維，多晶氧化鋁纖維和多晶莫來(lái)石纖維等。近年來(lái)國(guó)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功或正在開(kāi)發(fā)一些
6、新的陶瓷纖維品種，如鎂橄欖石纖維，SiO2-CaO-MgO系陶瓷纖維，Al2O3-CaO系陶瓷纖維和一些特殊的氧化物纖維。這些陶瓷纖維除了可以用作高絕熱材料外，還可以用作[7]高過(guò)濾材料和高結(jié)構(gòu)材料的增強(qiáng)材料。2.1耐高溫陶瓷纖維耐火材料以其容重低，導(dǎo)熱系數(shù)小，熱穩(wěn)定性好，耐高溫等優(yōu)良特性，成為耐火、保溫、[6]隔熱、隔音和防火的優(yōu)選材料。耐火陶瓷纖維常見(jiàn)的纖維化方法有熔融纖維化法和化學(xué)纖[8]維化法。2.2功能陶瓷纖維功能陶瓷纖維具有有機(jī)纖維所不能比擬的抗氧化功能以及獨(dú)特的電學(xué)和光學(xué)性能。表1列出了部分功能陶瓷纖維的種類及性能。[9]表1部分功能
7、陶瓷纖維種類及性能陶瓷纖維特性陶瓷纖維特性BaTO3鐵電，壓電，電光PbTO3非線性光學(xué)，鐵電PZT壓電，鐵電LNbO3壓電，非線性光學(xué)YBaCuO超導(dǎo)Bi(Pb)SiCaCuO超導(dǎo)Zr(Y)O2耐熱，纖維增強(qiáng)TO2絕緣TiN電導(dǎo)β-Al2O3離子電導(dǎo)[10]功能性陶瓷纖維包括以添加碳化鋯陶瓷粉為主蓄熱保溫纖維，加入無(wú)機(jī)抗紫外線陶瓷纖維粉的防太陽(yáng)光紫外線熱線纖維，由羥基磷灰石[Ca(PO2)6(OH)2]陶瓷性陶瓷粉制成的可過(guò)濾病毒的非織布，通過(guò)聚合物中添加具有吸附功能的陶瓷粉制成的抗菌防臭纖維，功能性含陶瓷導(dǎo)電纖維等。這類導(dǎo)電纖維一般采用復(fù)合紡絲
8、法制得，多為皮芯結(jié)構(gòu)。3陶瓷纖維的制備陶瓷纖維的制備方法很多，這些方法有各自的特點(diǎn)，使用于不同陶瓷纖維制品的制備，第1期王
