中國粉體網(wǎng)訊 近日，投資38億元,、占地142畝的上海榕融新材料有限公司高性能氧化鋁纖維新材料一期項目在上海臨港新片區(qū)正式落成,，這標志著我國在該領(lǐng)域的國產(chǎn)化替代再上一個臺階。
榕融新材料氧化鋁纖維產(chǎn)品
該領(lǐng)域一直由美國企業(yè)主導(dǎo)
氧化鋁纖維主要成分為氧化鋁（Al2O3）,，輔助成分有SiO2,、B2O3、MgO等,。氧化鋁纖維作為高性能無機纖維中的一種,，又分為氧化鋁短纖維、氧化鋁晶須以及氧化鋁連續(xù)纖維,，可廣泛用作高溫耐火材料,、復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)增強材料。
其中,，氧化鋁短纖維可用于高端窯爐內(nèi)襯,、汽車三元催化器的襯墊中；氧化鋁連續(xù)纖維在新能源,、復(fù)合材料等領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特的應(yīng)用價值,，使用其制備的增強聚合物復(fù)合材料具有透波性好、質(zhì)量輕的特點,，有望在電路板,、電子器械、雷達罩和電池等工具或器件中得以應(yīng)用,。
據(jù)已經(jīng)實現(xiàn)氧化鋁纖維產(chǎn)業(yè)化的莫綸（珠海）控股集團有限公司的創(chuàng)始人馬小民介紹,，氧化鋁纖維材料的需求端包括軍工和民品。軍品端是一個較小的市場,，占整體市場空間的10%以下,，更多的市場在于民品端，將達千億級市場規(guī)模,。
目前全球氧化鋁纖維市場主要由國外企業(yè)壟斷,，尤其是美國企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位，如美國DuPont公司,、美國3M公司等，另外日本三菱公司,、英國ICI公司等也占據(jù)一定的市場份額,。
國外廠家的氧化鋁纖維物理性能
目前我國有多家企業(yè)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化突破
氧化鋁纖維與氧化鋯纖維、碳化硅纖維、碳纖維等無機纖維皆是國家重點發(fā)展的軍備材料,，屬國家重點需求材料,。歐美發(fā)達國家將其作為戰(zhàn)略儲備材料，對我國進行技術(shù)封鎖,，部分產(chǎn)品禁售,，非禁產(chǎn)品進行高價、限量銷售,。
我國早年因為人力和物力投入較少,、相關(guān)技術(shù)發(fā)展滯后等原因，氧化鋁連續(xù)纖維的研發(fā)及生產(chǎn)技術(shù)水平與國際先進水平的差距較大,。我國在耐高溫新材料領(lǐng)域起步較晚,，幾乎從2000年之后才開始進行連續(xù)纖維的研發(fā)，而部分發(fā)達國家在20世紀70年代已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn),。
據(jù)了解,，國內(nèi)最早中試成功的是浙江歐詩漫晶體纖維有限公司，并建成了國內(nèi)第一套氧化鋁纖維連續(xù)生產(chǎn)裝置,；2015年魯陽節(jié)能實現(xiàn)了氧化鋁纖維針刺毯的量產(chǎn),。之后，山東東珩國纖新材料,、莫綸集團,、上海榕融新材料等企業(yè)也實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化突破。
氧化鋁纖維制備工藝有哪些,？
1,、溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠法是制備高純度且均勻的Al2O3纖維最通用的方法之一，通過控制前驅(qū)體溶膠的粒徑,、采用較低的煅燒溫度即可得到均勻的Al2O3纖維,，該方法通常選用異丙醇鋁、羧酸鋁,、硝酸鋁及氯化鋁等作為前驅(qū)體,。
山東東珩國纖新材料氧化鋁短纖維產(chǎn)品
2、卜內(nèi)門法
將有機鋁鹽和其他添加劑在一定條件下混合,，使之成為一定粘度的粘稠溶液,，然后再與一定量的水溶性有機高分子、含硅氧化聚合物等混合均勻,，形成可紡粘液,，經(jīng)過紡絲、干燥,、燒結(jié)等處理,，即得到氧化鋁纖維,。卜內(nèi)門法難以得到連續(xù)長纖維，其產(chǎn)品多為短纖維形式,。
3,、熔融抽絲法
熔融抽絲法是1971年美國TYCO研究所開發(fā)的一種制備單晶α-Al2O3纖維的方法，通過在高溫下向Al2O3熔體內(nèi)插入鉬制細管,，利用毛細現(xiàn)象,，熔融液剛好升到毛細管的頂端，然后由頂端緩慢向上拉伸得到α-Al2O3連續(xù)纖維,。此方法可以制得形狀較為復(fù)雜的連續(xù)纖維,，但產(chǎn)品性能不易控制，纖維質(zhì)量較差,。
4,、浸漬法
采用無機鋁鹽作為浸漬液，親水性能良好的粘膠纖維作為浸漬物基體纖維,。在一定條件下將其混合均勻,，無機鋁鹽以分子狀態(tài)分散于基體纖維中，經(jīng)過浸漬,、干燥,、燒結(jié)、編織等步驟可以得到形狀復(fù)雜的氧化鋁纖維,。浸漬法易于形成含鋁纖維,，并可以制成形狀復(fù)雜的纖維產(chǎn)品，但成本較高,，工藝較為繁瑣,，產(chǎn)品性能不易控制，形成的纖維質(zhì)量較差,。
5,、預(yù)聚合法
預(yù)聚合法先將烷基鋁和其它添加劑在一定條件下聚合，形成一種鋁氧烷聚合物,，將該聚合物溶解在有機溶劑中,，加入硅酸酯或有機硅化合物，再對該混合物進行濃縮處理成可紡粘稠液,，再經(jīng)過干法紡絲成先驅(qū)纖維,，分別在600℃和1000℃進行熱處理，得到微晶聚集態(tài)連續(xù)氧化鋁纖維,。該方法的紡絲性能好,，易于得到連續(xù)長纖維。
日本往友化學(xué)公司采用預(yù)聚合法生產(chǎn)氧化鋁纖維,，先用烷基鋁和水在一定的條件下聚合成鋁氧烷化合物,，將其溶解在有機溶劑中,，再加入硅酸酯或有機硅化合物,，將混合物制成可紡粘稠液,，經(jīng)紡絲，干燥,，燒結(jié)生產(chǎn)出氧化鋁纖維,。
6、淤漿法
淤漿法是以Al2O3粉末為主要原材料,，加入分散劑,、流變助劑、燒結(jié)助劑等,，在一定條件下制成可紡混合物,，再經(jīng)過擠出成纖、干燥,、燒結(jié)等步驟制備Al2O3連續(xù)纖維,。該方法為了防止氣體揮發(fā)時體積收縮過快導(dǎo)致纖維破裂，生產(chǎn)的漿料在燒結(jié)前需要進行干燥處理,，并選擇適當(dāng)?shù)纳郎厮俾省?/p>
氧化鋁纖維應(yīng)用領(lǐng)域有哪些,？
Al2O3纖維兼具耐高溫、低導(dǎo)熱系數(shù),、抗壓強度高,、拉伸強度高、質(zhì)輕及生物相溶性好等優(yōu)異特性,，其在結(jié)構(gòu)增強,、高溫隔熱、吸附過濾及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域表現(xiàn)出極強的競爭優(yōu)勢,。
1,、結(jié)構(gòu)增強復(fù)合材料
近年來，增強金屬基復(fù)合材料性能的研究及應(yīng)用引起了許多工程界的關(guān)注,，而無機金屬在增強材料方面有其獨特性,。由于Al2O3纖維與有機基體間具有較小的界面反應(yīng)，其復(fù)合材料制品的機械性能,、硬度及耐磨性會得到進一步的改善,。
2、高溫隔熱材料
Al2O3纖維在高溫下具有優(yōu)異的抗氧化性能,，能夠在高溫使用過程中保持較高的抗拉強度,，相較于碳化硅纖維其原料成本較低。此外,，Al2O3纖維表面活性較高,，具有質(zhì)量輕,、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小,、抗熱震性能好等優(yōu)點,，被廣泛應(yīng)用于航空航天高溫隔熱領(lǐng)域。
3,、吸附過濾材料
Al2O3纖維具有輕質(zhì),、過濾阻力低、熱穩(wěn)定性好,、過濾效率高等優(yōu)點,，常被用作吸附過濾材料，在環(huán)境領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值,。
4,、生物醫(yī)學(xué)材料
當(dāng)Al2O3纖維尺寸減小到微米甚至納米級別時，其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有了一些應(yīng)用,，將其與無毒且良好生物相容性的聚合物復(fù)合可用作傷口愈合材料,、組織支架材料，協(xié)助骨再生過程等,。另外Al2O3復(fù)合材料在牙修復(fù)領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用,。
會議通知
氧化鋁纖維因應(yīng)用優(yōu)勢極為突出，核心制造技術(shù)一直被發(fā)達國家嚴密封鎖,，而我國在該領(lǐng)域曾長期依賴進口,。盡管目前我國在高性能氧化鋁纖維方面的競爭中還處于相對劣勢，但在政策,、需求驅(qū)動下,，及隨著國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)工藝不斷成熟，氧化鋁纖維的全面國產(chǎn)替代指日可待,。2023年3月9-10日,，中國粉體網(wǎng)將在江西萍鄉(xiāng)舉辦“2022第五屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”，來自山東工陶院的張銘霞教授將帶來《連續(xù)氧化鋁纖維的制備》的報告,，報告基于利用溶膠-凝膠法以無機鋁鹽,、羧酸、硅溶膠,、助劑為原料,、結(jié)合干法紡絲制備了連續(xù)氧化鋁系列陶瓷纖維，將闡述對紡絲溶膠的流變性,、微觀結(jié)構(gòu),、纖維晶型以及纖維表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行的研究。
專家介紹
張銘霞，1967年生,，教授,，現(xiàn)任山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計院首席專家。國防科工局項目評審專家,，中國復(fù)合材料學(xué)會理事,，山東省紡織學(xué)會理事。主持承擔(dān)國家級科研項目二十余項,，獲授權(quán)專利20余件,，發(fā)表論文30余篇。長期從事高性能纖維及復(fù)合材料的研究,、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作，主持開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能連續(xù)氮化硼纖維,，打破了發(fā)達國家對我國在耐超高溫（3000℃）增強材料的技術(shù)封鎖,，建立了我國首條連續(xù)氮化硼纖維噸級生產(chǎn)線，解決我國耐超高溫苛刻服役環(huán)境下熱透波燒蝕關(guān)鍵原材料“卡脖子”的難題,；主持了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的低成本連續(xù)氧化鋁基纖維的研發(fā),，攻克了有氧環(huán)境下長期使用高溫增強劑制備的關(guān)鍵技術(shù)，建立了工程化試驗線,。
參考來源：
[1]魏士龍,，井良霄.氧化鋁纖維制備中的熱處理過程研究
[2]曾佳琪等.氧化鋁纖維的制備及其應(yīng)用研究現(xiàn)狀
[3]汪家銘等.氧化鋁纖維發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景
[4]緩解“無米之炊”局面，「莫綸集團」填補氧化鋁連續(xù)纖維產(chǎn)業(yè)化空白.36氪
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
注：圖片非商業(yè)用途,，存在侵權(quán)告知刪除
