陶瓷纖維作為一種新型纖維狀輕質(zhì)耐火材料,具有重量輕、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱率低、比熱容小及耐機(jī)械震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn),直徑一般為2~5μm,長(zhǎng)度多為30~250mm,纖維表面光滑,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是堆積氣孔率高(一般大于90%),而且氣孔孔徑和比表面積大。
從成分來(lái)看,陶瓷纖維的主要成分為Al203和SiO2,一般根據(jù)Al203 的含量,可分為硅酸鋁纖維和氧化鋁纖維兩大類,其中硅酸鋁纖維又分標(biāo)準(zhǔn)型、高純型和高鋁型。硅酸鋁纖維是將原料熔融后用噴吹法或甩絲法而制取的散狀短纖維,而氧化鋁纖維是將原料制成溶液后經(jīng)紡絲而成的連續(xù)長(zhǎng)絲纖維。
一、陶瓷纖維的性能優(yōu)勢(shì)
體積密度低:陶瓷纖維比輕質(zhì)隔熱磚爐襯輕75%以上,比輕質(zhì)澆注料爐襯輕90%-95%。采用陶瓷纖維爐襯可大大減輕窯爐的鋼結(jié)構(gòu)負(fù)荷,延長(zhǎng)爐體使用壽命。
熱容量低:陶瓷纖維的熱容量?jī)H為輕質(zhì)耐熱襯里和輕質(zhì)澆注料襯里的1/10左右,低熱容量意味著窯爐在往復(fù)操作中吸收的熱量少,同時(shí)升溫的速度加快,大大減少了爐溫操作控制中的能源損耗量,尤其對(duì)加熱爐的啟爐、停爐起到非常顯著的節(jié)能效果。
化學(xué)性能好:陶瓷纖維屬中性偏酸材料,除與強(qiáng)酸堿反應(yīng)外,不被其他弱酸、堿、水、油、蒸汽侵蝕,與鉛、鋁、銅不浸潤(rùn)。
低導(dǎo)熱率:導(dǎo)熱系數(shù)約為輕質(zhì)粘土磚的1/8,為輕質(zhì)耐熱襯里(澆注料)的1/10,絕熱效果十分顯著。
隔音效果好:陶瓷纖維能降低頻率小于1000赫茲的高頻噪聲,對(duì)小于3000赫茲的聲波,隔音能力優(yōu)于常用隔音材料,能降低噪聲污染。
二、陶瓷纖維的制備工藝:
三、陶瓷纖維的應(yīng)用領(lǐng)域:
絕熱保溫材料:陶瓷纖維耐高溫特性良好,其可承受1500℃高溫;陶瓷纖維還具有良好的隔熱功能,主要是由陶瓷纖維的混合結(jié)構(gòu)(即固態(tài)纖維和空氣組成)決定的。因此陶瓷纖維可以很好地將耐火材料韌性差的問題解決。陶瓷纖維的絕熱保溫性能使陶瓷纖維制品在工業(yè)爐爐壁和建筑材料上得到廣泛使用。
高溫過(guò)濾材料:陶瓷纖維的比表面積大,由其制備的過(guò)濾材料過(guò)濾純度高,陶瓷纖維同時(shí)在熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和抗熱震性方面表現(xiàn)出更優(yōu)異的性能。因此陶瓷纖維在環(huán)境領(lǐng)域,如空氣凈化、污水處理、煙氣過(guò)濾等方面應(yīng)用廣泛。
吸聲隔音材料:陶瓷纖維材料具有良好的吸聲隔音效果,主要是由于當(dāng)聲波傳到材料內(nèi)部時(shí),聲波與纖維孔隙內(nèi)存在的空氣產(chǎn)生粘滯作用,同時(shí)聲波還將與纖維間產(chǎn)生摩擦阻力,因而損耗的部分聲能轉(zhuǎn)化形成熱能。另外,纖維孔隙內(nèi)的空氣在被壓縮時(shí)產(chǎn)生熱傳導(dǎo),熱傳導(dǎo)也會(huì)使聲能耗損,從而將傳入的聲波吸收。因此陶瓷纖維材料具有良好的吸聲隔音效果,使其在建筑、交通等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
催化劑載體材料:陶瓷纖維具有比表面積大,孔隙率高,催化效果佳等優(yōu)勢(shì),當(dāng)負(fù)載催化劑的陶瓷纖維使用在控制擴(kuò)散反應(yīng)中時(shí),由于其擴(kuò)散阻力小因而得到良好的催化效果,因此陶瓷纖維作為催化劑在催化領(lǐng)域存在巨大應(yīng)用潛力。
增強(qiáng)增韌材料:陶瓷材料韌性差的劣勢(shì)眾所周知,因而陶瓷纖維是增韌陶瓷材料最有效的方法。應(yīng)用較多的陶瓷纖維有:Al2O3長(zhǎng)纖維,SiC長(zhǎng)纖維等。同時(shí)陶瓷纖維在金屬材料增韌上也可應(yīng)用。新型功能性材料:陶瓷纖維由于擁有眾多優(yōu)點(diǎn),因此在新型高溫超導(dǎo)材料,新型功能材料,如遠(yuǎn)紅外纖維,導(dǎo)電纖維等方向得到廣泛應(yīng)用。