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耐火纤维的制取工艺

耐火纤维的分类 耐火纤维现已广泛应用于各行各业,根据使用要求的不同,产品的物理和化学性能及安装方法也千差万别。其产品分类如下:按材质可分为标准型(1260型)、含锆型(1425型)、含铬型(1425型)、和多晶氧化铝型(1600型)。按形态可分为纤维棉、纤维毯、纤

作者admin 浏览 发布时间 2019-01-16 20:37

耐火纤维的制取工艺

耐火纤维的分类
耐火纤维现已广泛应用于各行各业,根据使用要求的不同,产品的物理和化学性能及安装方法也千差万别。其产品分类如下:按材质可分为标准型(1260型)、含锆型(1425型)、含铬型(1425型)、和多晶氧化铝型(1600型)。按形态可分为纤维棉、纤维毯、纤维板、纤维毡、纤维折叠块、组件及纤维纸、绳、布等。
目前,电阻法喷吹成纤、干法针刺制毯和电阻法甩丝成纤、干法针刺制毯仍为国际上耐火纤维生产的两种典型的工艺技术。由于耐火纤维的应用范围越来越扩大,以及随着高新技术的发展,要求耐火纤维产品向功能性方向发展,以满足特定领域内所需的专用功能性产品,如使产品具有优良的耐高温性能、机械力学性能、柔韧性能和可纺性能等。
耐火纤维制造方法
在制造方法方面,熔融法与化学法(胶体法)同时并存且同步发展,以适应不同品种的用途的需要。
(1)熔融法,常用于生产非晶质(玻璃态)纤维(小断面积,短纤维的生产),其技术含量低,生产成本低,产品的应用量大面广,主要用于工业窑炉、加热装置耐火、隔热应用领域中的基础耐火材料
(2)化学法,用于生产多晶质纤维,该法技术含量高,生产成本也高,附加值高,但产品仍较少。主要用于1300℃以上高温工业窑炉的耐火隔热及航天、航空、核能等尖端技术领域增强体材料。
玻璃态耐火纤维成纤工艺方法就是采用高温熔融喷吹和离心甩丝法。连续纤维和多晶质耐火纤维其制取方法及工艺比较多,目前各种新的制作方法及工艺仍在试验中,已应用的工艺方法有:
(1)拉丝法(获取连续纤维),将熔体或纺丝溶胶放入白金或其他材质的坩埚内,利用加热或其他方法,使它具有拉丝时所需的黏度。该液料从坩埚漏板上的小孔中拉出,再经高速拉伸即可获得所需直径的纤维。通过调整黏度、漏板孔的直径和拉丝速度可获得不同直径的纤维。
(2)挤压一拉丝法(获取连续纤维)。将纺丝溶胶放入坩埚内,并施加一定的压力,使溶胶挤过漏板上的小孔,再经高速拉伸可获所需直径的纤维。该法适合制备各种连续耐火纤维的前驱体纤维。
(3)喷吹法(获取短纤维)。将垂直流下的熔体流股,用从水平或成一定角度的喷嘴中,喷射出高速气流或过热蒸汽流,使熔体分裂,牵伸成纤维的工艺方法。一般用于熔点不高的耐火纤维或溶胶制耐火纤维前驱体的制造中。适合制造各种短纤维。
(4)离心甩丝法(获取短纤维),亦称为多辊离心法。采用3根或4根不同转速和直径的高速旋转辊,借其产生离心力,将落在辊外缘的熔体或溶胶逐级分离、加速甩成纤维。适合于制备短纤维。
1)有机纤维浸渍法。该方法是前驱体法制陶瓷纤维的方法之一。以有机纤维(人工合成或天然有机纤维)作为前驱体,将它放在稀盐酸或乙二胺等溶液中浸泡、膨胀,使有机纤维的非晶态区域膨胀,再置于金属盐的水溶液中,使它进人非晶态的空穴中,经特定条件处理后,盐类分解为氧化物而获得稳定的耐火纤维的工艺方法。
2)无机盐法是前驱体法制陶瓷纤维的方法之一。将无机盐与有机聚合物混合,调配至合适黏度后,再用拉丝或喷吹工艺制成前驱体纤维,在一定的工艺条件下热处理即可制成耐火纤维。
3)无机聚合物前驱体法。聚合物前躯体法是由聚硼氮烷熔融纺丝制成纤维后.进行交联。生产不熔化的纤维,再经裂解制成纤维。
4)泥浆溶液法。前驱体法制陶瓷纤维的方法之一。将陶瓷组分的细颗粒,加入所需的化合物溶液中,制成泥浆,经干法拉丝,热处理后成为陶瓷纤维。
5)化学转化法。制备陶瓷纤维的方法之一。以熔点较低的组分(如玻璃等),经熔化、拉丝后,再通过物理化学方法处理,使它转化成具有高温特性的耐火纤维。目前有两种方法:浸析法和化学反应法。
①浸析法。制备陶瓷纤维的方法之一。将低熔点玻璃熔化、拉丝成纤后,通过化学浸渍方法,使低温玻纤的化学成分发生变化,即溶出低熔组分保留所需的成分,便可成为具有高熔点性能的耐火纤维,如石英纤维的制备。
②化学反应法。制备陶瓷纤维的方法之一。用低熔点玻璃,经熔化—拉丝成纤后,与一定成分的气相或液相反应而转化为高熔点的耐火纤维,如BN纤维的制备。
耐火纤维制取工艺
化学气相反应(CVR)法是以B2O3为原料,经熔纺制成B2O3纤维,再置于较低的温度和氨气中加热,使B2O3与氨气反应生成硼氨中间化合物,再将这种晶型不稳定的纤维在张力下,进一步在氨气或氨与氮的混合气体中加热至1800℃,使之转化成BN纤维,其强度可高达2.1GPa,模量可达345GPa。
化学气相沉积(CVD)法系由钨芯硼纤维氮化而成。制造时,先将硼纤维加热至560℃进行氧化,再将氧化纤维置于氨中加热至1000—1400℃,反应约6 h后即可制得BN纤维。
Si3N4纤维有两种制法:一是以氯硅烷和六甲基二硅氮烷为起始原料,先合成稳定的氢化聚硅氦烷。经熔融纺丝制成纤维,再经不熔化和烧制而得到Si3N4纤维;二是以吡啶和二氧化硅烷为原料,在惰性气体保护下反应生成白色的固体加成物,再置于氮气中进行氨分解得到全氢聚硅氮烷,再置于烃类有机溶剂中深解配置成纺丝溶液,经干法纺丝制成纤维,然后在惰性气体或氨气中于1100~1200℃温度下进行热处理而得氮化硅纤维。
SiBN3C纤维也是采用聚合物前躯体法生产的,是一种最新的耐火材料纤维,起始原料为聚硅氨烷,经熔融纺丝、交联、不熔化和裂解后制得纤维。
SiO2纤维是通过与制备高硅氧玻璃纤维相同的工艺制得的,先制成玻璃料块,再进行二次熔化,采用铂金坩埚拉丝炉进行熔融纺丝,温度约1150℃,得到纡维或进一步加工成织物等成品后用热盐酸处理,除掉B2O3HNa2O成分,再进行烧结使纤维中SiO2的质量分数达到95%~100%。另外,还有以SiO2为原料,配制成高黏度的溶胶后进行纺丝,制得前躯体纤维后,再加热至1000℃,便可制得纯度为99.999%的石英纤维。此外,还可用石英棒或管用氢氧焰熔融拉成粗纤维,然后再以恒定速度通过氢氧焰或煤气火焰高速拉成直径为4~10μm的连续长纤维,SiO2含量为99%。 
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