導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇納米氧化鋁，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：高嶺土;納米氧化鋁技術(shù);堿熔法;酸溶法;嶺土資源 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TB383 文章編號(hào)：1009-2374（2016）04-0069-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.04.035

傳統(tǒng)的納米氧化鋁制備方法包括液相法、氣相法、固相法，這些方法的制備成本比較高，而以高嶺土作為原材料來(lái)制備納米氧化鋁，不僅可以提取大量的白炭黑，還可以提高高嶺土資源利用率，實(shí)現(xiàn)高嶺土深加工，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前，高嶺土制備納米氧化鋁技術(shù)在細(xì)度、純度等方面還需要進(jìn)一步改進(jìn)，通過(guò)分析其工藝技術(shù)參數(shù)，加快對(duì)高嶺土制備納米氧化鋁技術(shù)的研究。

1 高嶺土結(jié)構(gòu)特征

高嶺土質(zhì)軟、白度高，具有良好的電絕緣性、粘結(jié)性和可塑性，很容易分散懸浮在水面上，并且具有較高的耐火性、陽(yáng)離子交換量低、抗酸溶性好等理化性質(zhì)，被廣泛地應(yīng)用在國(guó)防、醫(yī)藥、涂料、化工、橡膠、陶瓷、造紙等行業(yè)中，還應(yīng)用在宇宙飛船和航天飛機(jī)的耐高溫瓷器件中。高嶺土主要由疊片狀、管狀、微小片狀，粒徑小于2μm埃洛石、珍珠石、地開石、高嶺石等簇礦物，結(jié)構(gòu)式為Al4[Si4O10]（OH）S，多水高嶺石和高嶺石是主要的礦物成分，并且高嶺土中包含微量的MgO、CaO、Na2O、K2O，少量的TiO2、Fe2O3，大量的SiO2、Al2O3等。通過(guò)分析高嶺土的礦物晶體結(jié)構(gòu)，這種晶體主要呈六方片狀，由鋁氧八面體、SiO2六方網(wǎng)層、SiO4四面體通過(guò)（Si2O2）n的陽(yáng)離子和[AlO（OH）2]面按照1∶1頂角連接方式組成層狀結(jié)構(gòu)，氫鍵連接層間，無(wú)水分子和離子。

2 納米氧化鋁特性

納米氧化鋁粉粒徑尺寸處于1～100nm，其不僅具有納米效應(yīng)，而且具有較強(qiáng)的化學(xué)活性和光吸收能力，顆粒間結(jié)合力較大、熔點(diǎn)低、表面張力大、表面積大，在一定條件下很容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在低溫狀態(tài)下不具有熱絕緣性。同時(shí)，納米氧化鋁內(nèi)部含有多種晶型，納米氧化鋁的晶型不同，其特點(diǎn)也不同，例如，α-Al2O3可用于制備高機(jī)械強(qiáng)度、高韌性、高硬度、高強(qiáng)度的陶瓷件，如磨料、模具、切削工具等;β-Al2O3可具有良好的離子導(dǎo)電性，在電池制備中應(yīng)用了大量的β-Al2O3燒結(jié)體;γ-Al2O3的活性高、比表面積大，被廣泛用作加氫脫硫和加氫催化劑、石油煉制催化劑、汽車尾氣催化劑等。納米氧化鋁液相傳質(zhì)需要的能量較小，燒結(jié)溫度相對(duì)較低，這使得納米氧化鋁燒結(jié)制品的氣孔率較低，可用于制備激光窗口、高壓鈉燈管、透明陶瓷等。

3 高嶺土制備氧化鋁工藝

高嶺土中含有大量的二氧化硅、氧化鋁等化學(xué)成分，使用高嶺土來(lái)制備氧化鋁，首先分離高齡土中的鋁和硅，形成二氧化硅、硅化物或者鋁鹽，分離過(guò)程中鋁氧鍵、硅氧鍵、氫鍵斷裂，鋁離子、氧離子、硅離子之間組合形成新鍵，整個(gè)高嶺土結(jié)構(gòu)被破壞。結(jié)合硅、鋁分離過(guò)程中使用的不同反應(yīng)劑，可以分為堿熔法和酸熔法。

3.1 堿熔法

堿熔法也稱為拜耳法，主要用于制備工業(yè)化氧化鋁，這種方法必須使用鋁硅比例較高的高嶺土。在高溫條件下，堿和高嶺土發(fā)生反應(yīng)，堿和氧化鋁生產(chǎn)鋁酸鈉，雨水浸泡以后可以得到鋁酸鈉漿液，通過(guò)物理分離方法，可以將高嶺土中的氧化鋁成分溶出，其中大部分硅、鈦和鐵和堿發(fā)生反應(yīng)形成難溶性化合物，從漿液中沉淀下來(lái)。堿熔法制備氧化鋁主要是利用鋁酸鈉溶液酸化，制備過(guò)程中得到溶膠或者沉淀，經(jīng)過(guò)煅燒、干燥、洗滌等工序得到氧化鋁。在運(yùn)用這種方法時(shí)，凝膠和沉淀物的煅燒條件、干燥洗滌方法、膠溶劑選擇、酸化添加量、雜質(zhì)成分、鋁酸鈉溶液濃度等直接影響著氧化鋁的性能。

3.2 酸熔法

酸熔法是指在高溫條件下高嶺土和活性強(qiáng)的酸性氧化物、有機(jī)酸或者無(wú)機(jī)酸發(fā)生反應(yīng)，在H+作用下，高嶺土中的鋁氧鍵、硅氧鍵發(fā)生斷裂，和其他離子組成新鍵，生產(chǎn)二氧化硅和可溶性鹽。隨著精細(xì)陶制備對(duì)于高嶺土質(zhì)量的要求越來(lái)越高，堿熔性方法制備的氧化鋁含有大量的鈉離子，影響了高純度氧化鋁生成，而通過(guò)酸溶性方法制備氧化鋁，其鈉離子含量明顯降低，雖然成本相對(duì)較高，操作工藝更加復(fù)雜，但是低鈉酸法氧化鋁具有更廣泛的市場(chǎng)前景。

4 高嶺土制備納米氧化鋁存在的問(wèn)題

以含鋁量較大的高嶺土為原材料制備納米氧化鋁，主要經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟：第一，使用堿或者酸和高嶺土中的硅、鋁等化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)不可溶性物質(zhì)和可溶性物質(zhì)，將鋁和硅分離;第二，以鋁、硅分離得到的可溶性堿式鹽或者酸式鹽為原材料，運(yùn)用納米技術(shù)，最終制備納米氧化鋁。但是，當(dāng)前高嶺土制備納米氧化鋁主要以下兩個(gè)問(wèn)題：第一，高嶺土中的雜質(zhì)礦物質(zhì)較多，其品質(zhì)受到影響，加大了浸出液提純難度;第二，普通堿熔或者酸溶條件下，高嶺土殘?jiān)械难趸X含量非常高，鋁浸出率較低，這就導(dǎo)致高嶺土中鋁含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于浸取液中鋁含量，使得高嶺土制備納米氧化鋁成本較高。當(dāng)前，我國(guó)專家學(xué)者長(zhǎng)期分析和研究對(duì)高嶺土進(jìn)行無(wú)機(jī)酸處理，然后再制備納米氧化鋁，但是仍然存在一些問(wèn)題，鹽酸是一種常用的高酸度、低腐蝕性的無(wú)機(jī)酸，但是在酸浸反應(yīng)過(guò)程中大量鹽酸揮發(fā)，難以保證鹽酸濃度，并且酸浸過(guò)程中高濃度酸消耗量較大，使得鋁鹽中含有大量游離酸，煅燒過(guò)程中產(chǎn)生大量有害氣體，一方面對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，另一方面操作過(guò)程中容易自燃，不能用于工業(yè)化生產(chǎn)。

5 高嶺土制備納米氧化鋁技術(shù)

5.1 粉體制備

本文以提純后鋁鹽溶液作為原材料，制備納米氧化鋁，分析和研究各項(xiàng)工藝參數(shù)對(duì)納米氧化鋁性能的影響。以碳酸氫銨和鋁酸鈉溶液為原料，通過(guò)碳酸鋁銨熱解法和勃姆石凝膠法，碳酸鋁銨熱解法是一種常見的沉淀法，向鋁酸鈉溶液中添加適量的HCl，生成AlCl3溶液，添加碳酸氫銨溶液，產(chǎn)生碳酸鋁銨沉淀，經(jīng)過(guò)洗滌、干燥、煅燒等工藝后，產(chǎn)生納米氧化鋁。勃姆石凝膠法是在鋁酸鈉溶解中添加碳酸氫銨，使AlO2發(fā)生水解，生成Al（OH）3沉淀，然后添加適量的稀硝酸，生成AlOOH溶膠，然后經(jīng)過(guò)脫水得到凝膠，再通過(guò)干燥、老化、洗滌等工藝得到勃姆石干凝膠，粉碎煅燒以后得到納米氧化鋁。

5.2 性能表征

由MAX-IIIC全自動(dòng)X射線衍射儀（管電流為30mA，管電壓為40kV，λ=1.5433）獲得納米氧化鋁的X-Ray衍射花樣，由FT-IR5700NICOLET智能型傅里葉紅外光譜儀得到不同溫度下三氧化二鋁的FT-IR花樣和前驅(qū)體，由H-600型電子顯微鏡觀測(cè)納米氧化鋁的顆粒尺寸和形貌。

5.3 結(jié)果分析和討論

5.3.1 煅燒溫度對(duì)氧化鋁浸取率的影響。高嶺土經(jīng)過(guò)煅燒后，其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，可以增大高嶺土活化能，加快氧化鋁酸溶。高嶺土晶態(tài)結(jié)構(gòu)隨著煅燒溫度不斷升高轉(zhuǎn)化為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，對(duì)摩爾比、酸浸時(shí)間、酸浸溫度進(jìn)行正交試驗(yàn)，最佳的制備工藝參數(shù)為：摩爾比為1/7，酸浸時(shí)間3h，酸浸溫度100℃。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算氧化鋁浸取率，氧化鋁浸取率和煅燒溫度之間的關(guān)系圖，如圖1所示。從圖1可以看出在其他條件不變時(shí)，氧化鋁浸取率在700℃時(shí)達(dá)到最高。

5.3.2 分散劑對(duì)納米氧化鋁粉體和干凝膠的影響。在酸浸中添加合適分散劑有助于緩解氧化鋁粉體團(tuán)聚，實(shí)驗(yàn)研究了采用氨水為滴定劑，PEG-6000、六偏磷酸鈉對(duì)納米氧化鋁粉體的影響。在800℃高溫環(huán)境下煅燒后三氧化二鋁粉體主要呈現(xiàn)針狀，采用六偏磷酸鈉為分散劑制備的納米氧化鋁粉體發(fā)生嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象，粒徑約Φ8nm80nm;采用PEG-6000為分散劑制備的納米氧化鋁粉體具有良好的分散性，粒徑約Φ5nm55nm。

5.3.3 沉淀劑對(duì)納米氧化鋁粉體形貌的影響。采用碳酸氫銨和氨水作為沉淀劑，觀察凝膠生成狀況，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在納米氧化鋁粉體制備過(guò)程中添加氨水沉淀劑產(chǎn)生的干凝膠分散效果和粒徑大小都遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上碳酸氫銨沉淀劑。氧化鋁粉體經(jīng)過(guò)煅燒后的形貌通過(guò)TEM進(jìn)行分析，氨水滴定的納米氧化鋁粉體主要呈現(xiàn)針狀，粒徑約34～50nm，碳酸氫銨滴定的納米氧化鋁粉體主要呈現(xiàn)顆粒狀，粒徑約12～15nm，這是由于氫離子和碳酸氫根離子在滴定過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)，釋放大量二氧化碳?xì)怏w，加快了凝膠分散。

5.3.4 干凝膠煅燒溫度對(duì)納米氧化鋁晶型的影響。煅燒過(guò)程中干凝膠受到高溫影響，結(jié)構(gòu)水、自由水和吸附水都消失，分解生成氧化鋁。利用紅外光譜儀進(jìn)行觀測(cè)，400℃以下低溫環(huán)境下，前驅(qū)體還沒(méi)有發(fā)生分解，3132cm-1位置出現(xiàn)自由水、吸附水的伸縮振動(dòng)峰，1300cm-1位置Al（OH）3中羥基的吸收峰特征比較明顯，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)定形體。隨著煅燒溫度不斷升高，600℃～1000℃煅燒的納米氧化鋁粉體在3220cm-1、1370cm-1位置出現(xiàn)H-O特征峰。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)各個(gè)地區(qū)的高嶺土資源非常豐富，在耐火材料、陶瓷、橡膠、化妝品、涂料、化工、造紙等行業(yè)應(yīng)用廣泛。當(dāng)前，高嶺土制備納米氧化鋁技術(shù)研究非常廣泛，但是其在細(xì)度、純度等方面還存在一些問(wèn)題，在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中應(yīng)加大高嶺土制備納米氧化鋁技術(shù)研究，仔細(xì)分析各種影響因素對(duì)納米氧化鋁加工制備的影響，推動(dòng)這種工藝技術(shù)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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1、概述

單晶渦輪葉片是高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的重要關(guān)鍵部件，使用性能要求高，制造難度大，被譽(yù)為“現(xiàn)代制造業(yè)皇冠上的明珠”。目前單晶葉片朝著單晶合金與高效冷卻技術(shù)融合的方向發(fā)展，因此單晶葉片具有薄壁空心、內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，要求陶瓷型芯應(yīng)具有更好的高溫性能。為適應(yīng)這種需要，比硅基型芯具有更好高溫性能的氧化鋁陶瓷型芯在近些年得到迅速發(fā)展。與氧化硅基陶瓷型芯相比，氧化鋁基陶瓷型芯化學(xué)穩(wěn)定性、抗蠕變性能好，可保證內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜的定向柱晶和單晶葉片的尺寸精度和合格率，并能降低葉片的制造成本，因此非常適合于使用溫度大于1550℃內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜的單晶葉片的澆注。

2、單晶葉片用氧化鋁陶瓷型芯的發(fā)展

氧化鋁陶瓷型芯以電熔剛玉作為基體材料，添加MgO、SiO2、TiO2及稀土氧化物作為礦化劑。由于電熔剛玉具有石英玻璃無(wú)法比擬的熱強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，而且電熔剛玉在焙燒和使用過(guò)程中沒(méi)有晶型轉(zhuǎn)變，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，與電熔剛玉型殼具有相匹配的熱膨脹率，因此氧化鋁陶瓷型芯更適合于鑄造單晶和共晶葉片。

歐洲某國(guó)家自20世紀(jì)70年代起就將氧化鋁陶瓷型芯應(yīng)用于生產(chǎn)單晶葉片，在氧化鋁陶瓷型芯的研究和應(yīng)用方面走在了世界前列[1]。目前氧化鋁陶瓷型芯在該國(guó)家獲得廣泛應(yīng)用。

我國(guó)氧化鋁陶瓷型芯的研制起步于20世紀(jì)90年代后期，在此方面的研究均取得一些研究成果。進(jìn)入21世紀(jì)后，國(guó)內(nèi)各航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司也相繼開展氧化鋁陶瓷型芯的研究，并取得一定的技術(shù)突破。國(guó)內(nèi)某研究院先后研究出型號(hào)為AC-1和AC-2的氧化鋁基陶瓷型芯。其中AC-1型芯組成為：92%～99%的α-Al2O3，1%～8%的TC-1礦化劑，外加13%～18%的增塑劑。AC-1型芯已經(jīng)應(yīng)用于定向和單晶葉片的澆注。

國(guó)內(nèi)某研究所制備了Al2O3/SiO2納米復(fù)合陶瓷型芯。研究結(jié)果表明：SiO2加入納米粉后，大大改善了材料的流動(dòng)性，對(duì)陶瓷型芯的成型非常有利。這樣，在同等條件下就能減少增塑劑的加入量，從而有利于陶瓷型芯綜合性能的提高SiO2納米粉的加入也改善了陶瓷型芯的燒結(jié)狀態(tài)；加入SiO2納米粉的陶瓷型芯的室溫強(qiáng)度大幅度提高。

3、氧化鋁陶瓷型芯的脫芯技術(shù)

氧化鋁陶瓷型芯脫芯技術(shù)主要包括兩個(gè)方面，一方面是型芯本身的脫芯性能，反映在其孔隙率的大小及強(qiáng)度的高低，其孔隙率越大，強(qiáng)度低一些，其脫芯性能也就越好；另一方面是脫芯的工藝方法，主要是脫芯設(shè)備。

在脫芯性能研究方面，西方某公司取得重大突破。其研制成功的復(fù)合型芯，即型芯外層具有堅(jiān)實(shí)密集表面，而內(nèi)部卻具有蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)，型芯具有40%～60%的孔隙率，70Kg/cm2的機(jī)械強(qiáng)度，使其獲得了良好的退讓性及脫芯性能，從而能夠有效地防止金屬在凝固收縮過(guò)程中，因受型芯阻礙而在鑄件內(nèi)腔產(chǎn)生熱裂紋，多孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)能使腐蝕液（KOH或NaOH溶液）較快地溶解型芯，從而達(dá)到脫出型芯的目的[5]。

氧化鋁陶瓷型芯脫芯工藝方法有環(huán)保和非環(huán)保兩種。非環(huán)保的方法為熔融氟鹽法，氟離子的揮發(fā)對(duì)環(huán)境及人體都有非常大的危害保的方法為堿溶液脫除法，是氧化鋁陶瓷型芯工程化應(yīng)用重點(diǎn)發(fā)展的方向。但是由于氧化鋁型芯的主要成分是剛玉，它在常壓加熱的條件下幾乎不與強(qiáng)堿反應(yīng)，因此很難脫除，需要在特殊條件下脫除。由于非環(huán)保脫芯受限制，環(huán)保脫芯困難，長(zhǎng)久以來(lái)一直阻礙著此類型芯的應(yīng)用。但是，目前由于單晶葉片研制與工程化的迫切需求，西方等航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家都不斷加大氧化鋁陶瓷型芯脫芯技術(shù)的研發(fā)力度，取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。如歐洲某國(guó)家已研制成功氧化鋁陶瓷型芯的超高溫高壓強(qiáng)堿脫芯設(shè)備，4h～5h可將氧化鋁型芯脫除，取得很好的脫芯效果，并已經(jīng)取得工程化應(yīng)用。西方等公司相繼開發(fā)出高溫高壓噴射脫除氧化鋁陶瓷型芯的專利技術(shù)。西方某公司的脫芯技術(shù)包括三個(gè)方面：一是把高壓苛性堿液流引向型芯，將其軟化或溶解。二是把高壓苛性堿液體流定位在型芯的下面，將高壓流以脈沖的方式向上沖向型芯，將型芯軟化或溶解。三是可以用此高壓流修整光亮鑄件，將鑄件型腔或表面的殘?jiān)謇淼簟Ｎ鞣搅硪还镜拿撔炯夹g(shù)為將葉片固定在噴射脫芯設(shè)備內(nèi)，用高溫高壓苛性堿溶液對(duì)著型芯噴射。苛性堿溶為45%的KOH，溫度為100～150℃，壓力為400psi（約27個(gè)大氣壓）。

我國(guó)在氧化鋁陶瓷型芯脫芯性能研究方面，處于一個(gè)相對(duì)較低的水平，某研究院研制的AC-2型氧化鋁陶瓷型芯37%的孔隙率，與西方某公司研制的多孔氧化鋁陶瓷型芯50%左右的孔隙率相比，具有較大差距，因此其脫芯比較困難。我們國(guó)家在脫芯設(shè)備方面也做了一些研究工作，并取得一定進(jìn)展。某研究院研制的高溫高壓脫芯設(shè)備，其采用40%濃度的KOH溶液，加溫260℃±5℃，加壓（120～130）大氣壓，再配合高壓水槍噴射葉片內(nèi)腔，經(jīng)多次脫芯，取得了可以接受的脫芯效果。

篇3

本發(fā)明涉及一種陶瓷基復(fù)合材料成形技術(shù)，綜合了壓注、注凝、浸滲的原理，用以制備形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)組分密度均勻、高強(qiáng)度的陶瓷基復(fù)合材料坯體，再進(jìn)行燒結(jié)即可獲得高韌性陶瓷基復(fù)合材料制品。本發(fā)明提出的技術(shù)是一種創(chuàng)新的、制備高性能復(fù)雜形狀纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的低成本、近凈尺寸的成形技術(shù)，與現(xiàn)有纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料成形制備技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)越性，成形時(shí)間短、生產(chǎn)效率高。

專利號(hào)：200810228400.2

氮化鋁陶瓷材料及其制備方法

本發(fā)明公開了一種氮化鋁陶瓷材料及其制備方法。該方法是在現(xiàn)有常用制備方法的原料中添加納米氧化鋁，再按照常規(guī)制備工藝進(jìn)行制備。可通過(guò)直接添加納米氧化鋁或添加有機(jī)鋁，如仲丁醇鋁、異丙醇鋁或乙酰丙酮鋁，并借助有機(jī)鋁的低溫分解間接獲得原位生長(zhǎng)的納米氧化鋁。該方法可應(yīng)用于干壓成形和流延成形，采用常壓或熱壓燒結(jié)等陶瓷制備工藝，可獲得分散特性好、均勻混合的氮化鋁和納米氧化鋁漿料，有利于提高物料的燒結(jié)活性、降低燒結(jié)溫度，以及提高陶瓷基板的色澤一致性、平整度和粗糙度，降低生產(chǎn)成本，在氮化鋁陶瓷生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

專利號(hào)：200810224311.0

一種碳化硅陶瓷的制備方法

本發(fā)明公開了一種碳化硅陶瓷的制備方法，具體為：采用固相燒結(jié)法，將竹炭粉碎研磨后，與硅粉按質(zhì)量比1:3混合，將硅碳混合物與酚醛樹脂按質(zhì)量體積比為1:1混合均勻；將混合物在140℃下預(yù)加熱成形；在真空或者Ar氣氛狀態(tài)下，將溫度升高到設(shè)定的最終燒結(jié)溫度進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；保持溫度30min，冷卻制得SiC陶瓷材料。本發(fā)明利用竹材生物結(jié)構(gòu)通過(guò)高溫?zé)Y(jié)而得到的碳化物材料，竹材在絕氧條件下進(jìn)行炭化得到具有竹材孔隙結(jié)構(gòu)的炭骨架，以此作為陶瓷相滲入和反應(yīng)的生物模板，通過(guò)金屬或者無(wú)機(jī)非金屬物質(zhì)滲入、燒結(jié)反應(yīng)，使得到的陶瓷不僅具有竹材的精細(xì)結(jié)構(gòu)，而且增加了反應(yīng)面積，提高了合成速度，具有一般陶瓷制備方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

專利號(hào)：200810224957.9

精鑄用自反應(yīng)氧化鋁基復(fù)合陶瓷型芯及其制備方法

本發(fā)明提供了精鑄用自反應(yīng)氧化鋁基復(fù)合陶瓷型芯及其制備方法，該復(fù)合陶瓷型芯是由剛玉粉及原位合成的鈦酸鋁、二鈦酸鎂和莫來(lái)石組成，所述復(fù)合陶瓷型芯由下列重量配比的原料制成：不同粒度的剛玉粉70～85%、氧化鎂粉0～2%、二氧化鈦粉8～20%、藍(lán)晶石粉6～10%，并加入占該四種原料總質(zhì)量的1～3%的碳粉作為易潰散劑。所述方法將前述原料混合，干壓成形后高溫?zé)贫伞１景l(fā)明氧化鋁基體中添加其他原料，所制備的陶瓷型芯高溫化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性良好；熱膨脹系數(shù)較低；燒結(jié)后收縮率小，室溫和高溫強(qiáng)度均滿足精密鑄造用陶瓷型芯的要求。

專利號(hào)：200810199121.8

一種高性能中低溫?zé)Y(jié)高壓陶瓷電容器介質(zhì)

一種高性能中低溫?zé)Y(jié)高壓陶瓷電容器介質(zhì)，涉及無(wú)機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，它采用常規(guī)的高壓陶瓷電容器介質(zhì)制備方法，利用電容器陶瓷的普通化學(xué)原料，制備得到無(wú)鉛、無(wú)鎘的無(wú)毒高性能中低溫?zé)Y(jié)(燒結(jié)溫度為1100～1150℃)的高壓高穩(wěn)定陶瓷的電容器介質(zhì)，該介質(zhì)適合于制備單片陶瓷電容器和多層片式陶瓷電容器，能大大降低陶瓷電容器的成本，并且在制備和使用過(guò)程中不污染環(huán)境，其特征在于所述介質(zhì)的配方包括(重量百分比)： BaTiO3 58～92%、SrTiO3 2～19%、CaZrO3 0.5～10%、Nb2O5 0.05～1%、Y2O3 0.03～1.0%、Co2O3 0.03～1.0%、Bi2Sn2O7 6～30%；其中BaTiO3、SrTiO3、CaZrO3分別是采用常規(guī)的化學(xué)原料以固相法合成。其耐壓高，可達(dá)10kV/mm以上，介電常數(shù)為2200～3500，電容溫度變化率小，符合X7R特性、Y5T和Y5U特性的要求，使用過(guò)程中性能穩(wěn)定性好，安全性高，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

專利號(hào)：200810155056.9

一種用于降低電聲轉(zhuǎn)換器壓電陶瓷燒結(jié)溫度的添加物

篇4

關(guān)鍵詞：聚吡咯　納米線　AAO模板

中圖分類號(hào)：O646

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1007-3973（2012）006-001-03

1 引言

自1977年Shirakawa, Heeger和Macdiarmid首次發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電聚乙炔以來(lái)，導(dǎo)電聚合物領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究引起了人們的廣泛關(guān)注。相比無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料而言，導(dǎo)電聚合物具有能帶可調(diào)、高機(jī)械柔韌性、穩(wěn)定性和生物相容性高等優(yōu)點(diǎn)。導(dǎo)電聚合物本身所具有的特點(diǎn)，可以很好地彌補(bǔ)無(wú)機(jī)材料的不足，廣泛應(yīng)用于電子和光電子等領(lǐng)域。在導(dǎo)電聚合物中，聚吡咯由于其單體（吡咯）易氧化、可溶于水、商業(yè)化生產(chǎn)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，成為人們研究的熱點(diǎn)。

本文通過(guò)氧化鋁模板輔助電化學(xué)沉積原位生長(zhǎng)方法，成功制備了導(dǎo)電聚合物（聚吡咯）納米線。通過(guò)掃描電子顯微鏡與透射電子顯微鏡觀測(cè)聚吡咯納米線形貌及尺寸，這種納米線具有均勻的直徑與長(zhǎng)度，并且可以控制聚吡咯沉積過(guò)程中通過(guò)氧化鋁模板的總電荷數(shù)量，來(lái)調(diào)控聚吡咯納米線的沉積長(zhǎng)度。更為重要的是，在微觀納米尺度上，我們采用獨(dú)特的頂端接觸的上電極構(gòu)造方法，對(duì)單根聚吡咯納米線的電學(xué)性能進(jìn)行分析表征。結(jié)果表明，單根聚吡咯納米線展示出半導(dǎo)體的特性，并且在酸和堿不同條件處理下，電化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，展現(xiàn)出酸堿響應(yīng)活性。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)儀器

高氯酸鋰，吡咯，乙腈，氫氧化鈉，鹽酸，鉑絲購(gòu)于北京化工廠，分析純。無(wú)機(jī)氧化鋁多孔濾膜(AAO)購(gòu)于英國(guó) Whatman Ltd. (Anodisc13)，孔徑200 nm。

使用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）HITACHI F-4800觀察所制得PPy納米線形貌及尺寸，加速電壓15.0 kV。樣品制備過(guò)程如下：使用6 M NaOH 溶解AAO模板，2 h 后取出樣品，固定樣品臺(tái)上，并且樣品表面離子濺射一層鉑以防掃描電鏡采圖時(shí)發(fā)生放電現(xiàn)象。紅外光譜測(cè)試使用Bruker TENSOR 27。樣品制備過(guò)程如下：PPy納米線與KBr按質(zhì)量比1:100混合研磨，壓片。I/V性能使用Keithley 4200 SCS數(shù)控電源在室溫和暗室條件測(cè)得。我們?cè)囼?yàn)中器件均為上電極構(gòu)型。器件構(gòu)筑在Sutter MPC-200探針微操作臺(tái)上進(jìn)行。具體方法如下：(1)將制備好聚吡咯納米線超聲均勻分散在水中；(2)用滴管吸取一滴聚吡咯納米線的膠體溶液滴在SiO2基底上；(3)真空烘箱60℃干燥2 h后，在機(jī)械探針的幫助下降兩片非常小的金膜分別貼在聚吡咯納米線的兩端構(gòu)成電極。金膜和基底靠范德華力相互作用緊緊壓在納米線上。

2.2 聚吡咯納米線的制備

聚吡咯(PPy)納米線的制備步驟如圖1所示。首先在三電極體系中，以鉑為對(duì)電極，飽和甘汞電極為參比電極，鍍有導(dǎo)電層的氧化鋁模板為工作電極的三電極體系中，采用陽(yáng)極氧化的方法制備。具體方法：將鍍有鉑的AAO模板作為工作電極，以0.5 M 吡咯和0.1 M 高氯酸鋰的乙腈溶液為電解液，在0.85 V的恒電位的條件下聚合3 h。聚吡咯被填充到AAO模板中，形成聚吡咯納米線。

3 結(jié)果與討論

圖 2為AAO模板的掃描電鏡圖片。模板孔徑大小均勻，孔徑大約200 nm。模板截面的看出模板厚度可達(dá)60 %em表明，放大圖片顯示模板孔洞暢通，并且孔洞垂直于模板表面平行排列。

以AAO為模板，通過(guò)電化學(xué)沉積的方法，得到了聚吡咯納米線。圖3顯示的是聚吡咯米線的掃描電子顯微鏡圖像。 圖3a和b分別顯示溶解AAO模板后的聚吡咯納米線陣列的橫截面圖和頂端俯視圖。從圖中可以看出，納米線排列致密，均一，有序。圖3c顯示單根聚吡咯納米線掃描電鏡圖像。從圖中可以看出，聚吡咯納米線沿長(zhǎng)度方向具有均一的直徑，長(zhǎng)度在10 %em左右，直徑在200-300 nm，這與AAO模板的孔徑相一致。為了證實(shí)納米線元素組成，我們對(duì)其進(jìn)行了EDS能譜分析，圖3d展示了單根聚吡咯納米線EDS能譜分析的結(jié)果。在EDS能譜中，主要?dú)w屬于碳元素和氮元素的特征峰，少量鉑元素為在EDS測(cè)試前，防止采集圖像發(fā)生放電現(xiàn)象，離子濺射在樣品上少量鉑金屬。掃描電鏡以及EDS能譜的結(jié)果說(shuō)明：基于AAO模板的電化學(xué)沉積的方法，我們可以得到聚吡咯納米線，并且納米線排列規(guī)整，直徑均一。

篇5

關(guān)鍵詞　氧化鋁陶瓷，Y2O3，晶粒尺寸，硬度

1前言

氧化鋁是結(jié)構(gòu)陶瓷中的典型材料，具有機(jī)械強(qiáng)度高p硬度高p耐腐蝕p耐磨損p電阻率大p熱穩(wěn)定性好等特性，能承受機(jī)械應(yīng)力p腐蝕p高溫p絕緣等條件苛刻的環(huán)境，廣泛應(yīng)用于電子p化工p機(jī)械等領(lǐng)域。氧化鋁的主要用途包括：與粉碎有關(guān)的球磨p振動(dòng)磨的磨球和內(nèi)襯、研缽、粉碎機(jī)配件等；與工具和量規(guī)類相關(guān)的切削刀p卡規(guī)p軸承、平臺(tái)p支座等；與滑動(dòng)部件相關(guān)的機(jī)械密封p拉絲機(jī)部件p絲軌p釣具鉤p造紙用滑板等；與化學(xué)設(shè)備相關(guān)的閥p塞子p流量劑p噴嘴p軸承等；以及與成形設(shè)備相關(guān)的擠壓機(jī)p注射成形機(jī)噴嘴p汽缸等。另外還有噴砂嘴p噴霧嘴p高壓鈉燈發(fā)光管等。目前，對(duì)氧化鋁陶瓷的研究工作已很廣泛和深入，從75瓷到99瓷都有系統(tǒng)的研究，業(yè)已取得顯著成果[1]。

氧化鋁制品的性能因其化學(xué)組成和組織結(jié)構(gòu)的不同而有很大變化。純氧化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度過(guò)高，導(dǎo)致晶粒異常生長(zhǎng)，影響材料的力學(xué)性能。為降低燒結(jié)溫度，通常在氧化鋁瓷中加入燒結(jié)助劑，但加入量較少時(shí)，燒結(jié)溫度仍然偏高；加入量過(guò)大時(shí)，雖可顯著改善燒結(jié)性能，但材料力學(xué)性能卻會(huì)出現(xiàn)較大幅度的下降[2]。在氧化鋁中添加少量的稀土氧化物（如氧化釔p氧化鑭p氧化鐿p氧化銪等）不僅可以降低氧化鋁的燒結(jié)溫度，顯著改善其燒結(jié)性能，還可以改善其顯微結(jié)構(gòu)，明顯減小晶粒尺寸，抑制反常的晶粒長(zhǎng)大，提高氧化鋁瓷的力學(xué)性能。同時(shí)，材料的硬度也可在一定程度上得到提高。本文較系統(tǒng)地探討了稀土Y2O3對(duì)氧化鋁陶瓷的燒結(jié)性能、顯微結(jié)構(gòu)和硬度的影響。

2實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.1 原料及其處理

陶瓷粉末：α-Al2O3，中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司

燒結(jié)助劑：石英、滑石、CaCO3

稀土材料：氧化釔Y2O3，純度99.999%，上海躍龍化工廠

經(jīng)處理的氧化鋁粉體平均粒徑在1.2μm左右，粒徑分布窄，見圖1。

粘結(jié)劑：聚乙烯醇（PVA）

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

先在α-Al2O3中加入5%的燒結(jié)助劑，分成四份摻入不同量的Y2O3，編號(hào)如表1所示。原料采用干法球磨，料球比取1:10，球磨時(shí)間為6h。用聚乙烯醇（PVA）溶液作為粘結(jié)劑，手工造粒，過(guò)65目篩取篩下料。成形時(shí)，依次稱取一定量的粉料，在FW-4A型壓片機(jī)上，以20MPap15MPa和10MPa的壓力成形，坯體尺寸為Φ30×5mm。坯體干燥后分別在1570℃p1600℃及1650℃下燒成，工藝流程見圖2。

2.3 性能測(cè)試

（1） 硬度測(cè)試采用HBRV-187.5布洛維硬度計(jì)，山東萊州市試驗(yàn)機(jī)總廠

（2） 微觀性能測(cè)試采用掃描電子顯微鏡，S-570，日本日立公司（Hitachi）

（3） 粒徑測(cè)試采用OMEC LS800歐美克粒度測(cè)試儀器，歐美克科技有限公司

3結(jié)果與討論

3.1 不同成形壓力對(duì)氧化鋁瓷硬度的影響

在相同溫度（1570℃）及同樣保溫時(shí)間（1h）的前提下，采用不同壓力成形的未摻Y(jié)2O3的A粉氧化鋁陶瓷的硬度不同。較大的成形壓力可使氧化鋁瓷結(jié)構(gòu)更致密，排出氣孔，減少缺陷，提高粉末的結(jié)合強(qiáng)度和坯體的硬度。要降低燒結(jié)溫度，又要使樣品致密，硬度提高，增加粉體成形時(shí)的壓力無(wú)疑是有效的方法。這可從兩個(gè)方面來(lái)解釋：（1）對(duì)于相同的粉體，素坯成形壓力高時(shí)，顆粒間的接觸點(diǎn)較多，在相同的燒結(jié)條件下，由于物質(zhì)的遷移通道多，致密化的速率得以提高，硬度增大；（2）外壓越大，素坯中的氣孔越小[3]。一般來(lái)說(shuō)，成形壓力愈大，顆粒間接觸緊密，對(duì)硬度愈有利。但若壓力過(guò)大使粉料超過(guò)塑性變形限度，就會(huì)發(fā)生脆性斷裂。由不同成形壓力下氧化鋁陶瓷硬度的平均值所繪出的曲線（圖3）可知，隨著成形壓力的增大，從10MPap15MPa到20MPa，A粉氧化鋁瓷的硬度不斷提高。

3.2 Y3+對(duì)氧化鋁陶瓷硬度的影響

Y2O3的添加對(duì)氧化鋁陶瓷硬度的影響很大。摻雜釔離子不僅可以提高氧化鋁陶瓷的強(qiáng)度，改善其力學(xué)性能，還可以明顯增大氧化鋁陶瓷的硬度。因?yàn)獒愲x子的添加細(xì)化了氧化鋁晶粒，減少了氣孔p裂紋等缺陷，使其結(jié)合更緊密，密度增大，從而顯著提高了氧化鋁陶瓷的硬度。在1600℃保溫2h，壓力20MPa條件下添加微量Y2O3時(shí)，氧化鋁瓷的硬度隨著Y2O3摻雜量的增加稍有增大，如表2所示。

由表2可知，摻Y(jié)2O3的氧化鋁陶瓷的硬度比未摻雜的要大得多，隨著Y2O3含量的增加，氧化鋁陶瓷的硬度也在一定程度上有所增大，但并不顯著，這主要是因?yàn)樵黾影俜种泓c(diǎn)幾Y2O3含量對(duì)整個(gè)氧化鋁陶瓷來(lái)說(shuō)是很小的，而且Y3+分布的不均勻性及材料本身的缺陷也對(duì)其硬度有一定的影響，所以增大效果并不明顯。

3.3 不同燒成溫度與保溫時(shí)間對(duì)氧化鋁硬度的影響

從某種意義上來(lái)說(shuō)，燒成溫度及保溫時(shí)間也對(duì)氧化鋁陶瓷的硬度有著或大或小的影響。一般而言，燒成溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，則氧化鋁陶瓷的硬度越大，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻與理論有些許出入。在1570℃下保溫1h，壓力20MPa的條件下重新實(shí)驗(yàn)，得到表3的數(shù)據(jù)，比較表2和表3中的兩組數(shù)據(jù)可知，雖然表3的燒結(jié)溫度低于表2，保溫時(shí)間也比表2的短，但當(dāng)Y2O3的含量分別為0和1%時(shí)，表3中氧化鋁陶瓷的硬度卻比表2中的要大。其可能的原因有多種，一種是當(dāng)Y2O3含量偏低或偏高時(shí)，燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間的變化對(duì)氧化鋁陶瓷的硬度產(chǎn)生了反作用；另一種則是由于氧化鋁陶瓷本身的缺陷以及實(shí)驗(yàn)步驟或測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)的儀器誤差和人為誤差所導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不精確。

3.4 Y3+對(duì)氧化鋁陶瓷燒結(jié)致密度的影響

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，稀土氧化物Y2O3的加入顯著提高了氧化鋁陶瓷的致密度，Y2O3摻量在0.5%時(shí)氧化鋁陶瓷的相對(duì)密度達(dá)98.9%以上。稀土氧化物由于其性能上的特殊性，是良好的表面活性物質(zhì)，可改善Al2O3復(fù)合材料的潤(rùn)濕性能，降低陶瓷材料的熔點(diǎn)。加入材料中的稀土氧化物可促進(jìn)Al2O3與SiO2、CaO等的化學(xué)反應(yīng)，易于形成低熔點(diǎn)液相，加上顆粒之間的毛細(xì)作用，促使顆粒間的物質(zhì)向孔隙處填充，使材料孔隙率降低，致密度提高[2]。

由圖4可知，隨著燒結(jié)溫度的適當(dāng)提高，氧化鋁的致密度也有所改善，其密度從3.87g/cm3增加到3.90g/cm3。摻雜適量Y2O3以后，不僅可以降低氧化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度，還能較好地提高其致密度。

3.5 Y3+對(duì)氧化鋁陶瓷顯微結(jié)構(gòu)的影響

在1600℃保溫2h時(shí)，氧化鋁陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)與Y2O3的摻雜量密切相關(guān)，隨著Y2O3含量的增加，氧化鋁瓷的晶粒尺寸會(huì)不斷減小，氣孔p裂紋等缺陷也會(huì)減少，其顯微結(jié)構(gòu)更致密（圖5）。在摻入1% Y2O3的氧化鋁陶瓷的SEM顯微照片中可以清楚地看到：晶粒邊界處的釔離子抑制了未摻雜氧化鋁中的反常晶粒長(zhǎng)大（圖5d）。其主要原因是，未加Y2O3的95氧化鋁陶瓷，顆粒尺寸較大，由于其燒成溫度較高（1600℃），鋁離子在液相中的遷移速率較快，從而導(dǎo)致氧化鋁晶粒生長(zhǎng)速率較快，晶粒尺寸較大。

釔離子的半徑相對(duì)鋁離子要大得多，難以與氧化鋁形成固溶體，Loudjani等[5]報(bào)道Y2O3在多晶Al2O3中的固溶度僅為300×10-6，因此稀土主要存在于氧化鋁陶瓷的晶界上，降低了Al2O3晶界遷移速率，抑制晶粒長(zhǎng)大，形成致密的顯微結(jié)構(gòu)[6～7]，稀土氧化物Y2O3的添加使氧化鋁晶粒尺寸較均勻，抑制了晶粒的異常生長(zhǎng)，小顆粒緊密填充在大顆粒之間，顆粒之間緊密性好、氣孔率小，晶體具有較高的致密度[2]。

氧化鋁陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)在一定程度上受保溫時(shí)間的影響。由實(shí)驗(yàn)以及性能分析測(cè)試結(jié)果可知，對(duì)未摻雜稀土材料Y2O3的氧化鋁瓷而言，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，其晶粒尺寸越大（圖6）；然而，對(duì)摻了Y2O3的氧化鋁陶瓷而言，即使保溫時(shí)間增加，晶粒的長(zhǎng)大也受到了抑制，晶粒尺寸明顯比未摻雜的小（圖7）。

4結(jié)論

（1） 在1600℃保溫2h燒成條件下，Y2O3摻量為0.5%時(shí)，氧化鋁陶瓷的密度可達(dá)到3.90g/cm3以上，材料具有較高的致密性；

（2） 稀土材料Y2O3的添加可以明顯減小氧化鋁陶瓷的晶粒尺寸，改善其顯微結(jié)構(gòu)。此外，燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間也會(huì)對(duì)氧化鋁陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)有一定影響；

（3） 在氧化鋁陶瓷中Y2O3的添加對(duì)其硬度的影響很大。摻入Y2O3的氧化鋁陶瓷其硬度比未摻雜的要大得多。但隨著Y2O3摻雜量的增加氧化鋁陶瓷硬度的增大并不顯著。此外，成形壓力、燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間也會(huì)在一定程度上影響氧化鋁陶瓷的硬度。

參考文獻(xiàn)

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2 姚義俊，丘 泰，焦寶祥等.稀土氧化物對(duì)氧化鋁瓷性能的影響[J].真空電子技術(shù)陶瓷-金屬封接技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用專輯，2004，4:28～30

3 高 濂，李 蔚，王宏志等.超高壓成形制備Y-TZP納米陶瓷[J].無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)，2000,15（6）：1005～1008

4 黃良釗.含釔氧化鋁陶瓷的制備及性能研究[J].長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，22（1）:6

5 Loudjani M K,Huntz A M.J Mater Sci[J].1993,28（23）:64～66

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大部分高分子材料在空氣中都是可燃的，所以存在一定的火災(zāi)隱患，尤其是用于人員流量較大的公共場(chǎng)所的高分子材料，一旦發(fā)生火災(zāi)將會(huì)給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大的損失。頻頻發(fā)生的重大火災(zāi)事故也督促著我們加快阻燃材料的研究，以在災(zāi)難發(fā)生時(shí)為更多的生命爭(zhēng)取時(shí)間。

1常見阻燃填料的分類

在高分子材料中添加的起阻燃作用的物質(zhì)也稱為阻燃助劑。任何物質(zhì)燃燒都需要三個(gè)條件，即可燃物、氧氣(空氣)和點(diǎn)火源(熱量)。根據(jù)阻燃方式可將阻燃劑分為膨脹型阻燃劑和非膨脹型阻燃劑。膨脹型阻燃助劑不是單純的一種物質(zhì)，而是幾種不同物質(zhì)相互匹配，協(xié)同作用達(dá)到阻燃的效果，包括成炭劑、成炭催化劑和發(fā)泡劑。其中發(fā)泡劑在材料受熱時(shí)能分解出不燃性氣體(水蒸氣、氨氣、CO2等)使涂層膨脹發(fā)泡，常用的發(fā)泡劑有三聚氰胺、氯化聯(lián)苯、氯化石蠟等。成炭劑是在涂層發(fā)泡后，使其形成碳化層的物質(zhì)，一般是含高碳的有機(jī)化合物，如淀粉、改性纖維素、季戊四醇等。成炭催化劑在高溫或火焰的作用下分解出酸性物質(zhì)，促使成炭劑失水碳化。常用的成炭催化劑有聚磷酸銨、硫酸銨、磷酸銨、三聚氰胺、三(二溴丙基)磷酸酯、三氯乙基磷酸酯、磷酸二氫胺、磷酸氫二銨等。3種物質(zhì)需搭配合理才能取得良好的阻燃效果。實(shí)際研究應(yīng)用中常見的搭配是聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇的組合[1-3]。非膨脹型阻燃助劑常用的有含磷和鹵素的有機(jī)化合物(如氯化石蠟、十溴聯(lián)苯醚、磷酸三甲苯酯和β-三氯乙烯磷酸酯等)以及三氧化二銻、硼酸納、氫氧化鋁等無(wú)機(jī)類阻燃劑。在實(shí)際應(yīng)用中某一種阻燃劑可以起到阻燃的效果，但不會(huì)太顯著，因此一般會(huì)選擇幾種不同的阻燃劑搭配使用，效果會(huì)更好。楊保平等[4]以SBR、丙烯酸單體和苯乙烯合成的丙烯酸接枝SBR樹脂為成膜物質(zhì)，以Sb2O3、氯化石蠟、氫氧化鋁和硼酸鋅作為阻燃劑制備了符合要求的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。蔣浩等[5]以紅磷和氫氧化鋁為阻燃劑制備了有機(jī)硅改性的環(huán)氧阻燃涂料，結(jié)果表明：有機(jī)硅改性環(huán)氧阻燃涂料的熱穩(wěn)定性能良好。根據(jù)阻燃劑所含元素的不同可以將其分為無(wú)機(jī)阻燃劑、溴系阻燃劑、磷系阻燃劑、氯系阻燃劑、氮系阻燃劑和其他阻燃劑。溴系阻燃劑和氯系阻燃劑是鹵屬阻燃劑，目前應(yīng)用比較廣泛，其生產(chǎn)工藝成熟，性價(jià)比較高，同時(shí)具有良好的阻燃效果，作用于氣相燃燒區(qū)，捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基，從而阻止火焰的傳播，使燃燒區(qū)的火焰密度下降，最終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。但由于其在阻燃過(guò)程中會(huì)釋放對(duì)環(huán)境和人體有害的氣體，應(yīng)用逐漸受到限制[6]。磷系阻燃劑包括無(wú)機(jī)物紅磷[5]、磷酸氫二銨[7]等和有機(jī)物磷酸酯、聚磷酸酯等。無(wú)機(jī)阻燃劑是使用最多的一類阻燃劑，大部分無(wú)機(jī)阻燃劑具有自身難燃的優(yōu)勢(shì)，并且在溫度升高時(shí)融化吸熱。除了上述提到的無(wú)機(jī)阻燃劑外，還有很多無(wú)機(jī)物具有優(yōu)異的阻燃效果，如氫氧化鎂、碳酸鈣、碳酸鎂等[8]無(wú)機(jī)礦物，蒙脫土、高嶺土等陶土[9-11]，以及云母和石墨粉[12]等。

2新型阻燃填料

隨著各行各業(yè)對(duì)高分子材料需求標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，對(duì)新型高效的阻燃劑的研究也成為了阻燃材料研究的一個(gè)重要方面。XinLi等[13]用水熱合成法通過(guò)異丙醇鋁和碳酸氫鈉的反應(yīng)制備了NaAl(OH)2CO3晶須，將其應(yīng)用到乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物中時(shí)，聚合物表現(xiàn)出了優(yōu)異的阻燃性能。BaoxianDu[14]等做了一系列實(shí)驗(yàn)，比較了幾種納米阻燃填料對(duì)聚丙烯阻燃性能的影響，包括有機(jī)蒙脫土、層狀雙金屬氫氧化物、多面體低聚硅倍半氧烷和碳納米管。通過(guò)TG和錐形量熱儀測(cè)試，發(fā)現(xiàn)不同的納米填料在阻燃過(guò)程中發(fā)揮不同的作用，加入有機(jī)蒙脫土的聚丙烯的阻燃性能最好。

3阻燃填料的應(yīng)用

阻燃劑種類和性能的多樣性，使得制造各種各樣的阻燃高分子材料成為了可能。Siska.Hamdani等[15]制備了3組以鈣和鋁元素物質(zhì)為阻燃劑的硅復(fù)合電纜材料：非水合填料，如碳酸鈣；可釋放水的填料，如氫氧化鈣、氫氧化鋁、勃姆石；羥基官能化的填料，如氧化鋁、云母。JohanLindholm等[16]以幾組不同的阻燃劑加到聚氨酯中制備了聚氨酯阻燃膠黏劑：五水合偏硅酸鈉，碳酸鉀和硅膠的混合物，碳酸氫鈉，一水合草酸鈣，鋅、氯化鎂、鉀、氯化鋁和氫氧化鎂的混合物，聚磷酸銨，鈉和鉀的磷酸鹽。熱重分析結(jié)果表明：偏硅酸鈉的水合物在樣品表面形成了一層硅酸鈉的保護(hù)層，顯著延長(zhǎng)了燃燒需要的時(shí)間。另外，加入聚磷酸銨的樣品具有最低的燃燒熱釋放速率。SonglinWang等[17]通過(guò)共沉淀的方法制備了Mg-Al-CO3LDH，并將它作為阻燃紙張的填料。Mg-Al-CO3LDH的結(jié)晶性和粒度以及阻燃紙張的各項(xiàng)性能通過(guò)XRD、FT-IR、TEM、TG-DTA、SEM等測(cè)試研究獲得。測(cè)試結(jié)果表明：Mg-Al-CO3LDH是具有高正電荷密度的六角層狀納米粒子，具備完美的晶體結(jié)構(gòu)。阻燃紙張的氧指數(shù)在填料含量為20%時(shí)高于25%。Chuen-ShiiChou等[12]制備了膨脹型阻燃涂料，除加入了傳統(tǒng)阻燃涂料所必需的阻燃劑外還添加了季戊四醇作為碳源。實(shí)驗(yàn)中分別使用了3種阻燃劑，分別是人工石墨粉、云母和石墨。阻燃測(cè)試結(jié)果表明：加入碳源的阻燃涂料與傳統(tǒng)阻燃涂料相比，阻燃效果明顯提高。

保溫隔熱填料

隨著煤、石油和天然氣類化石燃料儲(chǔ)存量的日漸減少和能源消耗量的日益增加，能源短缺問(wèn)題成為一個(gè)不容忽視、亟待解決的難題。下面主要介紹用于建筑材料保溫隔熱填料。建筑物在使用期間，采暖、空調(diào)、通風(fēng)、熱水供應(yīng)等方面消耗了大量的能源，這些能源約占人類總能源消耗的30%～40%。我國(guó)能源利用率全國(guó)平均僅為30%左右，而工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家能源利用率已達(dá)70%以上，在熱能損失中因保溫不良造成的損失占很大比例[18]。為了保持建筑物內(nèi)部溫度、減少空調(diào)能源的消耗，響應(yīng)對(duì)建筑節(jié)能提出的要求，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在保溫涂料的保溫機(jī)理和產(chǎn)品開發(fā)方面做了大量的研究工作。外墻保溫涂料主要分兩大類，一類是厚層外保溫系統(tǒng)，利用降低熱傳遞的阻隔原理，例如膠粉聚苯顆粒保溫，無(wú)機(jī)玻化微珠保溫等，效果明顯；另一類是薄層涂料，利用減少太陽(yáng)光吸收的原理減少熱能的侵入，太陽(yáng)輻射熱易通過(guò)向陽(yáng)面，特別是東、西向窗戶和外墻以及屋面進(jìn)入室內(nèi)，從而造成室內(nèi)過(guò)熱，因此這些部位也是建筑物夏季隔熱的關(guān)鍵部位。外墻保溫涂料系統(tǒng)由粘結(jié)膠漿、保溫板、抹面膠漿、玻璃網(wǎng)格布、裝飾面層等多種材料組成，能起到良好保溫隔熱、抗裂耐候、透氣節(jié)能及裝飾作用的新型建筑物外墻外保溫裝飾系統(tǒng)已成為現(xiàn)今最經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能解決方案之一。

1常見保溫隔熱填料的分類

根據(jù)保溫隔熱機(jī)理的不同可將建筑用保溫隔熱填料分為阻隔型、反射型和輻射型3類，其絕熱機(jī)理不同，應(yīng)用場(chǎng)合和所得到的效果也不同[19]。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和使用最為廣泛的保溫建筑涂料使用的是阻隔型保溫填料，其保溫機(jī)理是利用導(dǎo)熱性能較差的材料添加入涂料中，降低涂料整體的導(dǎo)熱性。尤其是復(fù)合硅酸鹽類保溫涂料，是以多種含鋁、鎂的硅酸鹽非金屬礦物纖維為原料，摻雜一定數(shù)量的輔料和填充劑，并加入化學(xué)添加劑制成的，典型產(chǎn)品主要由海泡石、蛀石、珍珠巖粉等無(wú)機(jī)隔熱骨料、無(wú)機(jī)及有機(jī)黏結(jié)劑及引氣劑等助劑組成[20]。另一類保溫隔熱填料為反射型填料，由于添加的填料對(duì)太陽(yáng)光有反射作用，由其制成的反射太陽(yáng)熱型絕熱涂料能夠有效降低炎熱地區(qū)夏季墻面的溫度，其應(yīng)用已引起眾多學(xué)者的關(guān)注并對(duì)其進(jìn)行研究。空心玻璃微珠是目前反射型保溫隔熱填料中最主要的功能性填料，它是20世紀(jì)60年展起來(lái)的一種微粒材料，由鈉硼硅酸鹽材料經(jīng)特殊工藝制成薄壁、封閉的微小球體，球體內(nèi)部包裹一定量的氣體，具有低密度、低導(dǎo)熱、低吸油率、耐高溫、電絕緣強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕、粒徑及化學(xué)組成可控等優(yōu)點(diǎn)[21-22]。第3類為輻射型填料，以紅外輻射為代表，其隔熱原理是通過(guò)將吸收到的太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)為熱能，再將熱能以紅外輻射的方式向外擴(kuò)散。因此，由其制成的涂料具有降溫的作用。研究表明多種金屬氧化物(如Fe203、MnO2、CO2O3、CuO等)摻雜形成的具有反型尖晶石結(jié)構(gòu)的物質(zhì)具有熱發(fā)射率高的特點(diǎn)[23]，因而廣泛用作隔熱節(jié)能涂料的填料。利用多種隔熱機(jī)理的綜合作用制備的復(fù)合型保溫涂料，可充分發(fā)揮各方面的優(yōu)勢(shì)，使其具有更好的保溫效果。

2新型保溫隔熱填料

納米顆粒材料又稱為超微顆粒材料，尺寸在1~100nm之間，是處在原子簇和宏觀物體交界過(guò)渡區(qū)域一種典型的介觀系統(tǒng)，它具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。當(dāng)人們將宏觀物體細(xì)分成超微顆粒(納米級(jí))后，顯示出許多奇異的特性，包括光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面的性質(zhì)。有學(xué)者研究了一些納米無(wú)機(jī)填料，摻雜在成膜物中可制備出透明隔熱涂層，用于建筑物窗戶玻璃的透光隔熱，效果顯著。這類納米無(wú)機(jī)填料主要是納米氧化錫銻和納米氧化銦錫等。對(duì)于納米隔熱填料的隔熱機(jī)理，鐘樹良等[24]認(rèn)為，太陽(yáng)光的入射頻率高于涂膜中納米粒子的振動(dòng)頻率時(shí)會(huì)引起振動(dòng)粒子的高反射，從而對(duì)紅外波段能量起反射阻隔作用。羅為等[25]認(rèn)為，其隔熱性能源于分散在其中的納米ATO對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收，而非反射。

篇7

[關(guān)鍵詞]氫氧化鎂 制備 應(yīng)用前景

[中圖分類號(hào)]O69[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1009-5349(2010)04-0121-01

一、前言

隨著高分子合成材料的廣泛應(yīng)用,其可燃、易燃性逐漸引起人們的注意。為了消除塑料等合成材料的火災(zāi)隱患,人們將目光投向了阻燃劑和阻燃材料。傳統(tǒng)的阻燃材料多為鹵素和鹵一銻系阻燃劑,然而鹵系等阻燃劑面臨著很大的環(huán)保壓力。隨著環(huán)保意識(shí)的深入人心,由于新型無(wú)鹵阻燃劑的環(huán)境友好,因而逐漸成為了阻燃劑研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。氫氧化鎂具有很強(qiáng)緩沖性能,以及無(wú)腐蝕、無(wú)毒、無(wú)害,是一種集阻燃、消煙、降溫性能于一體的新型阻燃劑。

二、氫氧化鎂阻燃劑的制備方法

氫氧化鎂的制備方法主要有物理法和化學(xué)法兩大類。物理法是指使用天然水鎂石,通過(guò)對(duì)其研磨得到。化學(xué)法是指通過(guò)化學(xué)反映的方法,通過(guò)溶液發(fā)生沉淀而得到。常見的化學(xué)法有:(1)氫氧化鈣法。這種方法是指以鹵水或其他可溶性鎂鹽為原料,使之與石灰乳發(fā)生反應(yīng),從而得到Mg(OH)2沉淀劑的方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于,原材料廉價(jià),原料比較容易得到,工業(yè)價(jià)值高;缺點(diǎn)在于此原料粒度很小,很難過(guò)濾,并且還容易吸附到鐵,鈣之類的雜質(zhì)離子上,產(chǎn)品純度很低,用途狹窄,常用于制造氧化鎂耐火材料的中間體,制備高純度氫氧化鎂一般不采用這種方法。(2)氨法。這種方法的原材料與氫氧化鈣法基本相同,但是以氨水做沉淀劑的方法。這種方法得到的氫氧化鎂產(chǎn)品純度相對(duì)較高,但其產(chǎn)物的粒徑分布一般較寬,而且反應(yīng)比較容易控制。但是由于氨水的揮發(fā)性比較強(qiáng),操作環(huán)境比較惡劣,因而環(huán)保問(wèn)題十分突出。(3)可以用鹵水或者其他可溶性鎂鹽與氫氧化鈉反應(yīng)制得氫氧化鎂。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于,操作簡(jiǎn)單,產(chǎn)品的形貌、結(jié)構(gòu)、粒徑以及純度都比較容易控制,附加值較大。缺點(diǎn)在于NaOH是強(qiáng)堿,如果條件不當(dāng),會(huì)使生成的氫氧化鎂粒徑偏小,產(chǎn)品的性能不好控制,粒度較小,且用這種方法得到的氫氧化鎂的純度相對(duì)于氨水法要低。 用以上化學(xué)方法制備氫氧化鎂時(shí),應(yīng)考慮顆粒粒度不均勻、團(tuán)聚問(wèn)題和過(guò)濾性能差等方面的問(wèn)題。

三、氫氧化鎂阻燃劑的應(yīng)用前景

目前,阻燃劑的種類眾多。就用量來(lái)說(shuō),歐洲目前用量最大的是無(wú)機(jī)系阻燃劑,亞洲、美國(guó)、日本為溴系阻燃劑。由于溴系阻燃劑存在的環(huán)境問(wèn)題以及相關(guān)法律法規(guī)的不斷完善,低煙無(wú)鹵阻燃技術(shù)的開發(fā)在國(guó)際上已成為一種潮流。通常所說(shuō)的無(wú)機(jī)氫氧化物阻燃劑是指氫氧化鎂、氫氧化鋁等。相比較氫氧化鋁氫氧化鎂則有著更大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。主要表現(xiàn)在:(1)氫氧化鎂具有更好的抑煙能力,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,氫氧化鎂的添加量只要達(dá)到9%就會(huì)產(chǎn)生明顯的抑煙作用。(2)氫氧化鎂在發(fā)揮作用的過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生有害氣體,屬于綠色產(chǎn)品。(3)氫氧化鎂的熱分解溫度比氫氧化鋁高,添加氫氧化鎂以后的塑料能承受加工溫度會(huì)比氫氧化鋁的高出很多,如此優(yōu)點(diǎn)有利于加快擠塑溫度,同時(shí)縮短了模塑時(shí)間。同時(shí)氫氧化鎂的分解能比氫氧化鋁的分解能高,比熱容高7%,這有助于提高阻燃效率。(4)氫氧化鎂粒度比氫氧化鋁小,對(duì)設(shè)備的磨耗小,有利于延長(zhǎng)加工設(shè)備的使用壽命。(5)氫氧化鎂制備所需的原材料比較容易得到,成本相對(duì)而言較低,有著較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。正是由于氫氧化鎂的以上諸多優(yōu)點(diǎn),無(wú)毒、抑煙型的環(huán)保無(wú)機(jī)阻燃劑氫氧化鎂逐漸成為了目前研究的熱點(diǎn)。

四、氫氧化鎂阻燃劑的現(xiàn)狀

由于氫氧化鎂的優(yōu)越性能,其用作阻燃劑之初,便得到人們的高度關(guān)注和良好評(píng)價(jià)。對(duì)氫氧化鎂的研究工作和制備技術(shù)也不斷深入開展。現(xiàn)在,氫氧化鎂已經(jīng)成為僅次于氫氧化鋁的第二大無(wú)機(jī)阻燃劑材料――無(wú)機(jī)鎂質(zhì)阻燃劑,在為數(shù)眾多的無(wú)機(jī)阻燃劑家族中己占有重要地位。就目前全球氫氧化鎂的生產(chǎn)來(lái)說(shuō),美國(guó)是世界上氫氧化鎂產(chǎn)量最大、品種最多的國(guó)家。由于美國(guó)公司對(duì)阻燃劑的研究較早,生產(chǎn)技術(shù)發(fā)達(dá)。日本對(duì)氫氧化鎂的研究和生產(chǎn)也已經(jīng)有20多年的歷史,日本是典型的鹽化工生產(chǎn)路線,大部分廠家是從海水、鹵水中提取。歐洲無(wú)機(jī)阻燃劑中氫氧化鎂和氫氧化鋁占據(jù)著統(tǒng)治地位,其比重約占48%左右,且氫氧化鎂的發(fā)展勢(shì)頭仍然強(qiáng)勁。

我國(guó)自上世紀(jì)80年代開始進(jìn)行對(duì)氫氧化鎂阻燃劑的研究,目前已經(jīng)取得了巨大成就。20世紀(jì)末,納米級(jí)氫氧化鎂開發(fā)成功,這種氫氧化鎂可以廣泛應(yīng)用于電器材料、光纜通訊材料等特殊用途,使得新型無(wú)機(jī)阻燃劑獨(dú)占鰲頭,應(yīng)用前景不可限量。但是,由于我國(guó)對(duì)氫氧化鎂阻燃劑的研究開發(fā)起步較晚,同發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大差距,我國(guó)還處在比較低的階段,并且生產(chǎn)設(shè)備檢測(cè)設(shè)備都比較落后,生產(chǎn)管理科學(xué)性不高,一直處于摸索階段,生產(chǎn)出來(lái)的氫氧化鎂大部分質(zhì)量比較低。高品質(zhì)的產(chǎn)品大部分需要進(jìn)口。因此,氫氧化鎂的發(fā)展?jié)摿Σ豢上蘖俊?/p>

【參考文獻(xiàn)】

[1]代培剛,劉志鵬,陳英杰,張陽(yáng),王紅兵,李博.無(wú)機(jī)阻燃劑發(fā)展現(xiàn)狀[J].廣東化工.2008.(07).

篇8

【關(guān)鍵詞】煤系高嶺土；利用途徑；技術(shù)展望

0.引言

煤系高嶺土又叫煤矸石，是煤的伴生礦物，是我國(guó)特有的寶貴資源，國(guó)外雖有，但礦層薄，不具備開采價(jià)值。其產(chǎn)生的途徑有以下三種：（1）在井筒與巷道掘進(jìn)過(guò)程中，開鑿排出的矸石。（2）在采煤和煤巷掘進(jìn)過(guò)程中，由于煤層中夾有矸石或削下部分煤層頂?shù)装澹惯\(yùn)到地面中煤炭含有的原矸。（3）洗煤廠產(chǎn)生的洗矸和少量人工挑選的揀矸。

由于我國(guó)煤炭資源非常豐富，隨著煤炭行業(yè)生產(chǎn)的不斷擴(kuò)展，煤矸石的產(chǎn)生量與日俱增，煤矸石產(chǎn)生量按原煤產(chǎn)量的15%計(jì)，每年煤矸石至少增加1.8億噸，歷年積存下來(lái)的煤矸石已超過(guò)27億噸，占地30萬(wàn)畝以上，而且仍在繼續(xù)增加，這不僅占據(jù)了大片土地，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染和破壞，甚至釀成安全事故[1]。如不加緊有效利用，將影響煤炭工業(yè)的正常發(fā)展，影響周圍環(huán)境質(zhì)量。

1.煤系高嶺土的主要成分

煤系高嶺土的化學(xué)成分[2]是煤矸石煅燒后灰渣的成分，其化學(xué)成分和粘土相似，主要是SiO2、Al2O3和C，其次是Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、SO3、P2O5、N和H等。此外，也常含有少量Ti、V、Co和Ca等金屬元素。

2.煤系高嶺土資源的傳統(tǒng)利用途徑

2.1煤系高嶺性的應(yīng)用

2.1.1煤系高嶺性的分類

煤系高嶺性分為表面改性和煅燒改性。表面改性就是通過(guò)物理、化學(xué)手段對(duì)物質(zhì)表面進(jìn)行處理，從而使表面性質(zhì)按照人們的需要發(fā)生某些改變。

煅燒改性是通過(guò)物理方法對(duì)煤系高嶺土進(jìn)行熱處理。如在適當(dāng)?shù)臏囟认聦?duì)煤系高嶺土進(jìn)行煅燒，使其含有的有機(jī)物與結(jié)構(gòu)中的羥基全部脫出，而新的穩(wěn)定相(莫來(lái)石、方石英等)又尚未形成，此時(shí)硅和鋁的溶出量最大，因此這種煤系高嶺土具有很大的活性[3]。

2.1.2煤系高嶺性后在顏料生產(chǎn)方面的應(yīng)用

高嶺土的深加工主要是指白度、細(xì)度的提高以及表面改性。高嶺土表面包覆二氧化鈦就是表面改性的一種方法。覆鈦高嶺土是一種新型的白色顏料，具有穩(wěn)定的理化性質(zhì)及較好的涂料性能。覆鈦高嶺土新型顏料的開發(fā)成功，對(duì)于煤系高嶺土資源的合理利用起到了積極的作用。

趙磊等[4]通過(guò)試驗(yàn)研究表明，在合適的鈦液濃度、酸度及溫度等條件下對(duì)超細(xì)煤系高嶺土進(jìn)行表面改性，可使其具備與鈦白粉相近的顏料性能，從而拓寬煤系高嶺土的應(yīng)用領(lǐng)域。

2.1.3煤系高嶺性后在橡膠及塑料填充補(bǔ)強(qiáng)方面的應(yīng)用

煤系高嶺土是是硅酸鹽礦物和類似于碳黑的有機(jī)炭質(zhì)物組成的混合體，其中的有機(jī)物與高分子應(yīng)有一定的相容性，所以可用煤系高嶺土對(duì)高分子材料進(jìn)行填充改性。目前煤系高嶺土的應(yīng)用主要集中在填充增強(qiáng)塑料、橡膠領(lǐng)域[5-7]。

改性煅燒高嶺土與膠料的表面極性相近，易被膠料濕潤(rùn)，吃粉較快，可提高其分散效果，起到一定的補(bǔ)強(qiáng)效果，并且改善了生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品的力學(xué)性能。將其應(yīng)用于塑料中，可提高玻璃化溫度，提高拉伸強(qiáng)度和模量；在聚丙烯中起到成核劑作用，可以提高聚丙烯的剛性和強(qiáng)度；煅燒煤系高嶺土具有良好穩(wěn)定的電絕緣綜合性能，用于制造PVC高壓電纜的護(hù)套，可以起到良好的絕緣效果；另外煅燒煤系高嶺土具有良好阻隔遠(yuǎn)紅外線的作用，將其添加到農(nóng)用塑料大棚膜中可以有效阻隔遠(yuǎn)紅外線，并且效果好于其它非金屬礦材料，可使棚內(nèi)夜間的溫度提高2～3℃，同時(shí)農(nóng)膜的無(wú)霧滴效果也有增強(qiáng)，光照均勻性有所改善，是農(nóng)膜理想的保溫助劑[8]。

李書同等[9]用不同硅烷類偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑處理煤系高嶺土，研究了煤系高嶺土活化指數(shù)的變化，制備了尼龍6煤系高嶺土復(fù)合材料，研究了材料的力學(xué)性能和結(jié)晶行為。結(jié)果表明:在尼龍6中填充用偶聯(lián)劑處理的煤系高嶺土，可起到增強(qiáng)作用，能較大幅度提高尼龍6的拉伸和彎曲性能。其應(yīng)用可較大幅度地降低增強(qiáng)尼龍6的生產(chǎn)成本。

2.2從煤系高嶺土中提取氧化鋁

一般煤系高嶺土Al2O3含量較高(35%～38%)，可用作生產(chǎn)鋁鹽的原料，進(jìn)一步深加工可生產(chǎn)氧化鋁、納米級(jí)α氧化鋁等高附加值產(chǎn)品。其中生產(chǎn)鋁鹽過(guò)程中所產(chǎn)生的殘?jiān)饕煞譃镾iO2，可用來(lái)生產(chǎn)硅酸鈉、白炭黑等[10]。

任根寬等[11]采用高嶺土為原料提取氧化鋁，研究以螢石為助劑煅燒活化煤系高嶺土和溶出提取氧化鋁的條件，考察了煤系高嶺土煅燒活化和溶出條件對(duì)煤系高嶺土中氧化鋁溶出率的影響，研究得到，煅燒活化條件為:石灰石與煤系高嶺土質(zhì)量比2.5、螢石用量1%、煅燒溫度1260℃、燒成時(shí)間90min;溶出的最佳工藝條件為:溶出溫度85℃、溶出時(shí)間2.0h、Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)9%、液固比3.5，在此條件下，粉煤灰中氧化鋁的溶出率高達(dá)90.5%。

3.煤系高嶺土資源的綜合利用的新途徑

3.1煤系高嶺土合成堇青石

堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)具有極低的熱膨脹系數(shù)和較好的抗熱震穩(wěn)定性，已成為制造各種抗熱震穩(wěn)定性陶瓷、遠(yuǎn)紅外陶瓷及耐火材料的重要礦物。天然產(chǎn)出的堇青石很少，而且純度低，因此人工合成堇青石是堇青石制品的主要原料來(lái)源。目前，國(guó)內(nèi)外大多采用固相合成法，采用高嶺土、剛玉、工業(yè)氧化鋁、礬土熟料、焦寶石、滑石、菱鎂礦、綠泥石等原料，人工合成堇青石。趙軍等[12]以煤系高嶺土為主要原料，配以部分滑石和鎂砂的略偏SiO2的配方，在1340℃的燒成溫度下合成堇青石的效果最好，堇青石含量可達(dá)90%。

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摘 要：蠶絲是一種天然纖維，蠶絲纖維的基礎(chǔ)研究在揭示蠶絲優(yōu)良本質(zhì)的同時(shí)，也促進(jìn)了蠶絲纖維的改性研究與應(yīng)用，可以被制成各式各樣的功能材料，在傳統(tǒng)服飾行業(yè)外的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。將蠶絲與其它功能性材料復(fù)合可以做到在不損害蠶絲優(yōu)良性能的前提下克服蠶絲本身性能缺陷，賦予蠶絲產(chǎn)品全新優(yōu)良性能。

關(guān)鍵詞：蠶絲 高性能 納米 復(fù)合材料 進(jìn)展

蠶絲是一種天然的動(dòng)物蛋白質(zhì)纖維，由熟蠶分泌絲液凝固而成。由于其具有優(yōu)雅的光澤、華麗的外觀、柔軟的手感、良好的吸濕性和透氣性，深受人們的喜愛。隨著現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，人造纖維生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題引起社會(huì)的高度重視；加上人造纖維最重要原料之一-原油的缺乏，市場(chǎng)消費(fèi)者越來(lái)越崇尚自然，追求舒適、保健、美觀、綠色的紡織品。蠶絲從栽桑養(yǎng)蠶到成絲過(guò)程都沒(méi)有污染，于是天然蠶絲產(chǎn)品越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞。現(xiàn)全球每年大于1.2億噸的產(chǎn)絲量，使它成為紡織業(yè)中極其重要的天然原材料。但與人造纖維相比，蠶絲制品易折皺，細(xì)菌滋生引起的性能下降，光致發(fā)黃、老化等內(nèi)在的不足，在消費(fèi)者追求衣料穿著舒適性和功能性兼顧的今天，已成為制約Q絲制品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的主要原因。

現(xiàn)代科學(xué)對(duì)蠶絲纖維的研究，揭示了蠶絲優(yōu)良本質(zhì)，越來(lái)越多的學(xué)者開始研究蠶絲纖維改性與應(yīng)用。進(jìn)而研發(fā)出了高性能織物，蠶絲-納米材料，蠶絲-復(fù)合材料等具有廣闊應(yīng)用前景的新型材料。

1絲綢高性能織物

蠶絲的光致老化變黃、易滋生細(xì)菌和易變皺等缺點(diǎn)阻礙了蠶絲制品在時(shí)尚服飾上的廣泛使用。隨著當(dāng)代小型化、智能化可穿戴商品的盛行，傳統(tǒng)的絲織產(chǎn)品已經(jīng)滿足不了人們對(duì)時(shí)尚與智能的追求。因此，為了拓寬蠶絲的應(yīng)用，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)蠶絲表面改性、蠶絲表面功能化做了大量的研究。

郭守嬌等[1]采用漆酶處理蠶絲織物后使其與ε-聚賴氨酸（ε-PLL）發(fā)生接枝反應(yīng)，賦予蠶絲織物抗皺性能。張俊等[2]采用含氟單體丙烯酸六氟丁酯，在引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀作用下對(duì)蠶絲進(jìn)行接枝改性，接枝改性對(duì)蠶絲織物的白度、黃度、斷裂強(qiáng)力和透氣性影響較小，而表面張力下降明顯，拒水性明顯提高。李時(shí)偉等[3]采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）方法將甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯和甲基丙烯酸十二氟庚酯3種含氟丙烯酸酯化合物單體與蠶絲接枝共聚，制備具有拒水性能的蠶絲織物。高曉紅等[4]采用銀氨溶液原位還原法制備穩(wěn)定、抗菌性持久的蠶絲織物。張慶華等[5]蠶絲纖維及其制品經(jīng)改性處理后，其阻燃性、吸濕性和抗皺性得到很大程度的改善。

2.蠶絲-納米材料

蠶絲是一種天然纖維，存在著一些缺點(diǎn)，比如易光致老化、發(fā)黃，易皺，易滋生細(xì)菌。為克服以上不足，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在表面改性、表面功能化方面對(duì)蠶絲做了大量的研究。

徐佳[6]采用蠶絲絲素纖維為模板，利用其對(duì)金屬離子的吸附能力和還原性溫和的特點(diǎn)，在其表面控制合成具有不同形貌的氧化鋅和金納米顆粒，從而找到一種簡(jiǎn)單、綠色制備生物相容性好、無(wú)毒副作用氧化鋅、金納米顆粒的有效途徑。王蜀[7]利用碳納米管改性蠶絲，結(jié)果表明：改性蠶絲的導(dǎo)電性大幅提高、其導(dǎo)電耐久性良好。

3.蠶絲+反應(yīng)復(fù)合材料

在不損害蠶絲優(yōu)良性能的前提下，將蠶絲與其它功能性材料復(fù)合，是一種克服蠶絲本身性能缺陷、賦予蠶絲產(chǎn)品全新優(yōu)良性能的有效方法。石墨烯具有輕而薄、強(qiáng)度大、透明度好、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能絕佳等優(yōu)點(diǎn)，石墨烯/蠶絲復(fù)合物可以讓蠶絲制品也擁有以上的優(yōu)點(diǎn)；采用冷凍干燥方法制備的柞蠶絲素/丁二醇多孔支架材料，具有溶失率低、孔徑可控、孔隙率高及力學(xué)性能好的特點(diǎn)；采用原位聚合法可賦予蠶絲導(dǎo)電性能；采用蠶絲為生物模板，通過(guò)結(jié)構(gòu)遺傳和化學(xué)組分變異的手段，可制備出保持動(dòng)物纖維結(jié)構(gòu)的氧化鋯和氧化鋁陶瓷纖維等。

毛麗等[8]為了降低柞蠶絲素多孔支架材料的水溶性，采用硫氰酸鋰（LiSCN）溶液溶解柞蠶絲素纖維得到再生柞蠶絲素蛋白溶液，加入一定量的1，4-丁二醇溶液后，利用冷凍干燥方法制備出平均孔徑380～1 050μm、孔隙率82%～92%的柞蠶絲素/丁二醇多孔支架材料。馬艷等[9]對(duì)近年來(lái)各種石墨烯/蠶絲復(fù)合物的研究進(jìn)行綜述，總結(jié)不同復(fù)合物及其制備方法的特點(diǎn)，以及通過(guò)不同的方法制備的復(fù)合物在生物傳感器、電容電極及載藥等領(lǐng)域的應(yīng)用，洪劍寒等[10]采用原位聚合法使蠶絲纖維表面生成一層聚苯胺導(dǎo)電層，形成皮芯結(jié)構(gòu)蠶絲/聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維，賦予蠶絲導(dǎo)電性能。孔嵩[11]采用動(dòng)物纖維（蠶絲）為生物模板，通過(guò)結(jié)構(gòu)遺傳和化學(xué)組分變異的手段，制備出保持動(dòng)物纖維結(jié)構(gòu)的氧化鋯和氧化鋁陶瓷纖維。實(shí)驗(yàn)將蠶絲分別浸漬到硝酸鋯和氯化鋁溶液中，取出干燥，再在空氣中高溫?zé)Y(jié)，從而制備出了兩種氧化物陶瓷纖維。

4蠶絲未來(lái)發(fā)展方向展望

蠶絲纖維及其制品經(jīng)改性處理后，其抗氧化性、吸濕性和抗皺性得到很大程度的改善，已引起人們的廣泛關(guān)注。從蠶絲纖維及其制品在穿著、洗滌過(guò)程中存在易泛黃、不耐磨、難打理、染色牢度欠佳等問(wèn)題出發(fā)，綜述了物理改性、化學(xué)改性及其與納米顆粒共混改性在蠶絲及其制品改性中的應(yīng)用，總結(jié)了各類方法對(duì)蠶絲及其制品的改性效果。分析認(rèn)為：由于采用單一的改性方法目前仍難以得到性能完美的絲綢制品，未來(lái)蠶絲纖維及其制品的改性發(fā)展方向仍以多種方法相結(jié)合改性為主。

參考文獻(xiàn)：

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篇10

關(guān)鍵詞：功能纖維；改性纖維；高性能纖維；分類；發(fā)展方向

1 功能纖維的概念

功能纖維（Functional fiber）是指除一般纖維所具有的物理機(jī)械性能以外，還具有某些特殊功能或某些應(yīng)用性能的新型纖維[1-2]。

2 功能纖維的分類

功能纖維分為三大類：第一類是對(duì)常規(guī)合成纖維改性，克服其固有缺點(diǎn)，也稱差別化纖維；第二類是針對(duì)天然纖維和化學(xué)纖維原來(lái)沒(méi)有的性能，通過(guò)化學(xué)和物理手段賦予其蓄熱、導(dǎo)電、吸水、吸濕、抗菌、消臭、芳香、阻燃、紫外遮蔽等附加性能，也稱功能性纖維；第三類為具有特殊性能，如高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐化學(xué)藥品、耐氣候等優(yōu)異性能，也稱高性能纖維[3]。

2.1 差別化纖維（differential fiber）[4]

2.1.1 異型纖維

用異形噴絲孔紡制的具有特殊橫截面形狀的化學(xué)纖維。異形纖維具有特殊的光澤、蓬松性、耐污性、抗起球性，可以改善纖維的彈性和覆蓋性[4]。

2.1.2 超細(xì)纖維

纖維直徑在5μm或線密度在0.44dtex以下的纖維，具有質(zhì)地柔軟、光滑、抱合好、光澤柔和等特點(diǎn)，可制成具有山羊絨風(fēng)格的織物或表面極為光滑或透氣防水的超高密織物。

2.1.3 高收縮纖維

沸水收縮率為35%～45%的纖維，常見的有高收縮型聚丙烯腈纖維（腈綸）和聚酯纖維（滌綸）兩種。

2.1.4 抗起球纖維

制成的織物受到摩擦?xí)r，不易出現(xiàn)纖維端伸出布面，形成絨毛或小球狀凸起的纖維。常見的抗起球腈綸纖維是運(yùn)用物理改性方法，改變纖維的結(jié)構(gòu)性能，使由于摩擦引起的毛、球很快脫落，達(dá)到抗起球的效果。

2.1.5 三維卷曲纖維

螺旋形卷曲或者立體形卷曲的纖維，利用聚合物熔體擠出時(shí)產(chǎn)生湍流、內(nèi)應(yīng)力不勻的原理形成纖維徑向不對(duì)稱結(jié)構(gòu)而達(dá)到卷曲效果，在長(zhǎng)毛絨玩具上應(yīng)用廣泛。

2.1.6 吸濕排汗功能纖維

為超細(xì)、多孔結(jié)構(gòu)，將毛細(xì)孔原理應(yīng)用到紡織物表面，截面為花瓣形狀的五溝槽纖維具有虹吸功能，能夠快速吸水、輸水、擴(kuò)散和揮發(fā)，達(dá)到排汗速干的功能。

2.1.7 色紡纖維

由含有著色劑的紡絲原液或熔體紡制成的有色纖維。

2.1.8 仿真纖維

模仿天然纖維而制造的化學(xué)纖維，包括仿絲纖維、仿毛纖維和仿麻纖維等。

2.2 功能性纖維[5]

2.2.1 導(dǎo)光纖維

通常以石英或高分子材料為原料制成，具有不同折射率的皮芯結(jié)構(gòu)，主要由于皮層全反射作用而能傳導(dǎo)光線的化學(xué)纖維。

2.2.2 導(dǎo)電纖維

在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) （20℃，65% 相對(duì)濕度）下電阻率小于105Ω·cm，一般包括金屬纖維、碳纖維、復(fù)合導(dǎo)電纖維和高分子導(dǎo)電纖維。

2.2.3 光反射顯色纖維

模仿南美洲閃蛺蝶翅膀上的“鱗粉”特性，將數(shù)十層可透過(guò)空氣的薄膜重疊，通過(guò)對(duì)光的散射、干涉和衍射作用，使纖維產(chǎn)生顏色。

2.2.4 變色纖維

是一種具有特殊組成或結(jié)構(gòu)的，在受到光、熱、水分或輻射等外界條件刺激后可以自動(dòng)改變顏色的纖維。光致變色纖維是將光致變色材料和高聚物共混通過(guò)溶液紡絲、共混紡絲或復(fù)合紡絲技術(shù)制得的纖維。熱致變色纖維通過(guò)在纖維中引入熱致變色物質(zhì)而制得。

2.2.5 自發(fā)光纖維

也稱蓄光纖維、夜光纖維。是在合成纖維紡制過(guò)程中加入少量蓄光劑（最小平均顆粒約2μm～3μm）制成。稀土夜光纖維是利用稀土發(fā)光材料制成的功能性環(huán)保新材料，以紡絲原料為基體，采用長(zhǎng)余輝稀土鋁酸鹽發(fā)光材料，經(jīng)特種紡絲制成夜光纖維。夜光纖維吸收可見光10min，便能將光能蓄貯于纖維之中，在黑暗狀態(tài)下持續(xù)發(fā)光10h以上。

2.2.6 芳香纖維

通過(guò)微膠囊法、共混紡絲法、復(fù)合紡絲法將芳香劑包容在纖維中而制成能釋放香味具有保健功能的纖維。

2.2.7 生物醫(yī)學(xué)纖維

用于對(duì)生物體進(jìn)行診斷、治療、修復(fù)或替換其病損組織、器官或增進(jìn)其功能的一類功能纖維。它除了具有一定的物理—機(jī)械性能外，還必須具備生物相容性，有些用途還需要生物活性或者生物降解吸收性。人工器官使用的生物醫(yī)學(xué)纖維主要為中空纖維膜。最早應(yīng)用中空纖維膜的人工器官是人工腎，現(xiàn)在由中空纖維膜制成的人工腎、人工肝、人工肺、肝腹水超濾濃縮回輸器和血液濃縮器已投入使用， 人工胰腺也在研制中。

2.2.8 吸附纖維

具有超吸附速率和吸附容量的纖維，包括高吸水（濕）纖維、吸油纖維、活性炭纖維和一些具有吸附毒性物質(zhì)的纖維。

2.2.9 離子交換纖維

在成纖高分子中引入某些活性基團(tuán)而具有對(duì)離子交換或捕捉重金屬離子的纖維。

2.2.10 保健功能纖維

對(duì)人體健康具有防護(hù)和促進(jìn)作用的一類功能纖維，包括抗菌纖維、防臭纖維、負(fù)離子纖維、遠(yuǎn)紅外纖維、抗紫外線纖維和芳香纖維等。

2.2.11 遠(yuǎn)紅外纖維

能吸收遠(yuǎn)紅外線并將吸收的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成人體所需的熱能的纖維。通常由能吸收遠(yuǎn)紅外線的陶瓷粉末與成纖高分子流體在噴絲前混合而制成，如氧化鋁、碳化鋯等，其粒徑應(yīng)為0.2μm左右。

2.2.12 負(fù)離子纖維

在纖維的生產(chǎn)過(guò)程中，添加一種具有負(fù)離子釋放功能的納米級(jí)電氣石粉末，使這些電氣石粉末鑲嵌在纖維的表面，通過(guò)這些電氣石發(fā)射的電子，擊中纖維周圍的氧分子，使之成為帶電荷的負(fù)氧離子，由該纖維所釋放產(chǎn)生的負(fù)離子對(duì)改善空氣質(zhì)量、環(huán)境具有明顯的作用。

2.2.13 阻燃纖維

采用無(wú)機(jī)高分子阻燃劑在粘膠纖維等有機(jī)大分子中以納米狀態(tài)或以互穿網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)存在。

2.2.14 陶瓷纖維

以SiO2、Al2O3為主要成分的一種纖維狀輕質(zhì)耐火材料，具有重量輕、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱率低、比熱小及耐機(jī)械振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。可用作工業(yè)窯爐的絕熱和耐火材料、高溫高壓蒸汽管道的絕熱材料、高溫密封絕熱材料、高溫吸聲材料、耐火建筑用材和防火材料、原子反應(yīng)堆內(nèi)襯材料等。

2.2.15 抗菌纖維

混有抗菌劑或經(jīng)抗菌表面處理的纖維，具有抑制或者殺滅細(xì)菌功能的纖維。混入型是將含銀、銅、鋅離子的陶瓷粉等具有耐熱性的無(wú)機(jī)抗菌劑，混入聚酯、聚酰胺或聚丙烯腈中進(jìn)行紡絲而得；后處理型是將天然纖維用季銨化物或脂肪酰亞胺等有機(jī)抗菌劑浸漬處理制得。

2.2.16 防輻射纖維

包括受高能輻射后不發(fā)生降解或交聯(lián)并能保持一定力學(xué)性能的纖維以及指能抵抗造成人體傷害的射線輻射的纖維。有抗紫外線纖維、防微波輻射纖維、防X射線纖維和防中子輻射纖維等。如利用是聚丙烯和固體X射線屏蔽劑材料復(fù)合制成防X射線的纖維，將鋰和硼的化合物粉末與聚乙烯樹脂共聚后采用熔融皮芯復(fù)合紡絲工藝制成防中子輻射纖維。

2.3 高性能纖維[6]

2.3.1 芳族聚胺纖維

由酰胺鍵與芳基連接的芳族聚酰胺的線型分子構(gòu)成的合成纖維，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：[NH—AR—NH—CO—AR`——CO]p，如聚間苯二甲酰間苯二胺纖維（ 間位芳綸） 簡(jiǎn)稱為芳綸1313 ，聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維（對(duì)位芳綸）簡(jiǎn)稱為芳綸1414 。

2.3.2 碳纖維

由碳元素構(gòu)成的無(wú)機(jī)纖維。纖維的碳含量大于90%。一般分為普通型、高強(qiáng)型和高模型三大類。由粘膠纖維、聚丙烯腈纖維和瀝青纖維等有機(jī)纖維經(jīng)炭化而得到。高強(qiáng)型聚丙烯腈基碳纖維的強(qiáng)度為 3GPa～7 GPa，高模型聚丙烯腈基碳纖維的模量為300GPa～900 GPa，在惰性氣體中耐熱性優(yōu)良，耐化學(xué)腐蝕性好，有導(dǎo)電性。

2.3.3 超高分子量聚乙烯纖維

采用UHMWPE通過(guò)凍膠紡絲或者增塑熔融紡絲工藝制得的合成纖維。其強(qiáng)度為29cN/dtex～39cN/dtex，模量為934cN/dtex～1246cNd/tex，最高使用溫度100℃～110℃，具有優(yōu)良的耐酸堿性、抗水解性。

2.3.4 聚對(duì)苯撐苯并雙唑（PBO）纖維

由芳族雜環(huán)類聚合物聚對(duì)苯撐苯并雙唑的線型分子構(gòu)成的合成纖維。纖維強(qiáng)度為37cN/dtex，模量為1764cNd/tex，分解溫度650℃，極限氧指數(shù)68。

2.3.5 聚苯并咪唑（PBI）纖維

由芳族雜環(huán)類聚合物聚苯并咪唑的線型分子構(gòu)成的合成纖維。強(qiáng)度為6.6cN/dtex，模量為147cNd/tex，可耐850℃高溫，極限氧指數(shù)38～43。

2.3.6 聚苯硫醚（PPS）纖維

商品名為Ryton，指由苯環(huán)和硫原子交替排列的聚苯硫醚的線型分子構(gòu)成的合成纖維。強(qiáng)度為1.8cN/dtex～2.6cN/dtex，模量為21.5cN/dtex～35.3 cN/dtex，熔點(diǎn)285℃，極限氧指數(shù)34～35，耐化學(xué)性僅次于聚四氟乙烯纖維。

2.3.7 聚酰亞胺纖維

由含酰亞胺鏈節(jié)的線型分子構(gòu)成的合成纖維，大分子鏈中至少有85%的酰亞胺鏈節(jié)。醚類均聚纖維的強(qiáng)度為4cN/dtex～5cN/dtex，模量為10GPa～12GPa，在300℃經(jīng)100h后強(qiáng)度保持率為50%～70%，極限氧指數(shù)44，耐射線好；酮類共聚纖維的強(qiáng)度3.8cN/dtex，模量35cN/dtex。經(jīng)改性的聚酰亞胺纖維的強(qiáng)度為17.6cN/dtex，模量為529cN/dtex～882cN/dtex，分解溫度650℃，極限氧指數(shù)68。

2.3.8 聚酰胺?酰亞胺纖維

由含芳酰胺—酰亞胺鏈節(jié)的線型分子構(gòu)成的合成纖維。強(qiáng)度為4.4cN/dtex，模量為61.7cN/dtex，可耐350℃高溫，極限氧指數(shù)30～33。

2.3.9 聚醚醚酮（PEEK）纖維

含亞苯基醚醚酮鏈節(jié)的線型分子構(gòu)成的合成纖維。拉伸強(qiáng)度400 MPa～700MPa，模量3 GPa～6GPa，熔點(diǎn)334℃～343℃，長(zhǎng)期使用溫度250℃，極限氧指數(shù)35。

2.3.10 酚醛纖維

由線型酚醛樹脂經(jīng)縮醛化或絡(luò)合化學(xué)而制成的交聯(lián)纖維。強(qiáng)度為1.14cN/dtex～1.58cN/dtex，極限氧指數(shù)30～34，瞬時(shí)可耐2500℃高溫，長(zhǎng)期使用溫度150℃～180℃。絕熱性好。

2.3.11 蜜胺纖維

將三聚氰胺與甲醛縮聚，并溶于有機(jī)溶劑中通過(guò)濕紡和后處理而得。強(qiáng)度為1.76cN/dtex，極限氧指數(shù)32，無(wú)熔點(diǎn)，不熔滴，連續(xù)使用溫度180℃～200℃。

2.3.12 高強(qiáng)度聚乙烯醇纖維

由聚乙烯醇樹脂通過(guò)溶劑濕法冷卻凝膠紡絲制成。強(qiáng)度為15cN/dtex，耐堿性優(yōu)良。

2.3.13 玻璃纖維

以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的，其單絲的直徑為幾個(gè)微米到二十幾米個(gè)微米。E-玻璃纖維的強(qiáng)度為 1722MPa，模量為654GPa。絕緣性好，耐熱性強(qiáng)，抗腐蝕性好，但性脆、耐磨性較差。

2.3.14 氧化鋁纖維

一種主要成分為氧化鋁的多晶質(zhì)無(wú)機(jī)纖維，主晶形可呈γ-，δ-，θ-，α-氧化鋁，是最新型的超輕質(zhì)高溫絕熱材料之一，采用高科技的“溶膠—凝膠”法，將可溶性鋁、硅鹽制成具有一定黏度的膠體溶液，溶液經(jīng)高速離心甩絲成纖維坯體，然后經(jīng)過(guò)脫水、干燥和中高溫?zé)崽幚砦鼍У裙に嚕D(zhuǎn)變成Al-Si氧化鋁多晶纖維，其主晶相為主要為剛玉相和少量莫來(lái)石相，集晶體材料和纖維材料特性于一體，使用溫度達(dá)1450℃～1600℃，熔點(diǎn)達(dá)1840℃，有較好的耐熱穩(wěn)定性，其導(dǎo)熱率是普通耐火磚的1/6，容重只有其1/25，節(jié)能率達(dá)15%～45%。

3 功能纖維的發(fā)展方向

3.1 高性能化

高性能纖維市場(chǎng)呈碳纖維、高強(qiáng)聚乙烯纖維、芳綸及新型高性能纖維共同增長(zhǎng)的格局[7]。如生物可降解的聚酯纖維縫合線、可吸收的人工血管、PLGA纖維編織殼聚糖溶液涂層制成的人工神經(jīng)導(dǎo)管以及組織工程神經(jīng)導(dǎo)管以及組織工程肌腱等。

3.2 低維化

若使材料在某一維度（x、y 、z ）的尺寸縮小到納米級(jí)，則此材料減少相應(yīng)的一維。隨著高端物理化學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，化學(xué)纖維的細(xì)度已經(jīng)達(dá)到微米級(jí)，并向納米級(jí)超細(xì)技術(shù)挑戰(zhàn)。如在醫(yī)學(xué)上將納米纖維網(wǎng)用于外科，防止人體組織在愈合過(guò)程中粘接產(chǎn)生疤痕，將細(xì)菌纖維素納米纖維網(wǎng)絡(luò)于無(wú)紡布上，制成捕捉白血球的纖維復(fù)合體濾材。

3.3 智能化

智能纖維在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)取得較大進(jìn)展。如隱身功能纖維應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。如光敏纖維可改變8種色彩。在醫(yī)療產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，開發(fā)出具有形狀記憶效應(yīng)的繃帶、人工肌肉及智能凝膠纖維、蓄熱調(diào)溫纖維等。

3.4 仿生化

杜邦公司曾用六氟異丙醇溶解蜘蛛絲蛋白進(jìn)行人工紡絲，東華大學(xué)研究蜘蛛吐絲的紡絲過(guò)程，以蠶絲蛋白質(zhì)為模型，仿照蜘蛛吐絲的過(guò)程進(jìn)行纖維加工。

3.5 綠色化

主要是大力發(fā)展生物質(zhì)纖維，實(shí)現(xiàn)新溶劑法纖維素纖維、聚乳酸纖維、生化法聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯（PTT ）纖維、生物法多元醇的產(chǎn)業(yè)化。新型生物質(zhì)再生纖維主要品種有：新型纖維素纖維（Lyocell纖維、離子液體纖維素纖維、低溫堿/尿素溶液纖維素纖維）、新資源纖維素纖維（竹漿纖維、麻漿纖維）、海洋生物質(zhì)纖維（甲殼素纖維、海藻纖維）、生物蛋白質(zhì)纖維（大豆蛋白纖維、牛奶蛋白與丙烯腈接枝纖維、蠶蛹蛋白纖維）。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚穆.紡織材料學(xué)[M].第3版.北京：中國(guó)紡織出版社，2009.

[2]朱平.功能纖維及功能紡織品[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2006.

[3]谷清雄. 功能纖維的現(xiàn)狀和展望[J].合成纖維工業(yè)，2001（2）：25-29.

[4]沈新元.化學(xué)纖維手冊(cè)[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2008.

[5]陳佩蘭.功能性纖維的生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].針織工業(yè)，2000（5）：17-21.

[6] J W S Hearle.高性能纖維[M]. 北京：中國(guó)紡織出版社，2004.