一、氧化鋯纖維

　　氧化鋯纖維是耐火纖維的一種。耐火纖維具有耐高溫、熱穩定性好、熱導率低、熱容小和耐機械震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。根據纖維的微觀(guān)結構形態(tài)，耐火纖維可以分為非晶質(zhì)纖維和晶質(zhì)纖維。非晶質(zhì)類(lèi)陶瓷纖維主要是由玻璃態(tài)物質(zhì)構成，如玻璃纖維和硅酸鋁纖維，而晶質(zhì)陶瓷纖維一般為多晶態(tài)微觀(guān)結構，如氧化鋁纖維，莫來(lái)石纖維和氧化鋯纖維。人們早期關(guān)注的是莫來(lái)石纖維和氧化鋁纖維，后來(lái)發(fā)現氧化鋯纖維具有比硅鋁質(zhì)耐火纖維更為優(yōu)越的性能熔點(diǎn)高（2700℃）、抗氧化、耐腐蝕、熱傳導率低，在大氣中，2200℃時(shí)仍保持完整的纖維形態(tài)，因此，氧化鋯纖維及制品也被認為是極好的耐火纖維材料。硅酸鋁纖維質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，因此硅酸鋁纖維廣泛應用于連續加熱的高溫爐，可實(shí)現爐體結構輕型化、大型化，有效節約能源，是理想的節能增效材料。此外硅酸鋁纖維還具有絕緣、消音、抗氧化、耐油和耐水性能，施工方便，因此在冶金、建材、石油、化工、船舶、電力、航天等領(lǐng)域應用廣泛。

　　二、氧化鋯的基本性質(zhì)及晶型轉變

　　氧化鋯（ZrO₂）是高熔點(diǎn)的金屬氧化物，相對分子量為123.22，具有很高的熔點(diǎn)（2700℃）和化學(xué)惰性，氧化鋯不溶于水、硫酸、鹽酸和硝酸，加熱時(shí)微溶于氫氟酸和濃硫酸。因此可以用作為耐火材料。

　　純氧化鋯有三種同質(zhì)異形體：?jiǎn)涡毕嘌趸啠╩-ZrO₂）、四方相氧化鋯（t-ZrO₂）、立方相氧化鋯（c-ZrO₂）。三種晶型的氧化鋯密度分別為5.65g/cm³，6.10g/cm³和6.27g/cm³。這三種晶型在一定條件下，可以發(fā)生相互轉變。四方相ZrO₂與單斜相ZrO₂之間的相變稱(chēng)為馬氏體相變，相變過(guò)程中發(fā)生的體積變化使得氧化鋯具有增韌效果。氧化鋯的三種晶型及轉變如下所示：

氧化鋯的三種晶型及轉變

　　三、氧化鋯纖維的制備

　　氧化鋯纖維具有非常優(yōu)良的耐高溫性能，世界各國都對氧化鋯纖維的研究與開(kāi)發(fā)給予了極大的熱情，并研究出各種制備方法。但是由于氧化鋯的高熔點(diǎn)和熔體的低粘度特性，不能采用像硅酸鋁及高鋁陶瓷纖維那樣的熔融制絲法，而只能采用前驅體法來(lái)制造，主要有載體法、無(wú)機鹽法和溶膠凝膠法。

　?。ㄒ唬┹d體法

　　載體法是將含鋯的無(wú)機鹽（如硝酸鋯、氧氯化鋯）水溶液通過(guò)浸漬進(jìn)入人造絲等有機纖維或炭纖維等無(wú)機纖維之后，將這種“荷重前驅體纖維”置于特定的氣氛中進(jìn)行熱解，待至碳化氫、碳部分分解后再進(jìn)行熱處理（燒成），使載體纖維充分氧化，鋯鹽轉化成氧化鋯，獲得保持原纖維微觀(guān)結構的氧化鋯纖維。

　　有機/無(wú)機纖維預處理+含穩定劑的鋯鹽融液→浸漬→出去過(guò)剩鋯鹽→干燥→荷重前去體現為→熱分解→熱處理燒成→ZrO₂纖維

　　載體法制備氧化鋯纖維工藝流程

　?。ǘo(wú)機鹽法

　　無(wú)機鹽法是以水溶性鋯鹽為原料，加入一定量的水溶性高分子有機物制成混合液，過(guò)濾后加入穩定劑，加熱濃縮到適當的粘度（100～350Pa），在特定的濕度和溫度條件下纖維化，纖維化可采用噴絲、拉絲和旋轉甩絲等方法，原纖維在一定溫度下干燥燒成后得到氧化鋯纖維。

　　鋯鹽水溶液+穩定劑+水溶性高分子有機物→蒸發(fā)濃縮→紡絲液→纖維化→干燥→熱處理→ZrO₂纖維

　　無(wú)機鹽法制備氧化鋯纖維工藝流程

　?。ㄈ┤苣z凝膠法

　　該法是以醋酸鋯（Zr(CH₃COO)₂）或鋯的醇鹽（如Zr(OCH₅)₄等）為原料，通過(guò)加水分解、蒸發(fā)、縮聚等制成一定粘度的氧化鋯溶膠紡絲液，采用與無(wú)機鹽法相同的纖維化方法制成凝膠纖維，干燥、熱處理制成氧化鋯纖維。

　　這種方法是一種比較可行的制備連續氧化鋯纖維的方法，但是設備要求高，拉絲過(guò)程控制比較困難，生產(chǎn)成本高。

　　四、氧化鋯纖維的性能

　?。ㄒ唬┭趸喞w維的物理性能

　　氧化鋯纖維的物理性能

　?。ǘ┭趸喞w維的高溫性能

　　氧化鋯纖維具有很好的高溫性能，在溫度高達2480℃時(shí)仍可保持其纖維形態(tài)，1400℃左右仍具有可繞性。氧化鋯纖維使用溫度可達氧化鋁的熔點(diǎn)以上，可達2200℃，氧化鋯纖維材料不僅適用于氧化氣氛，而且可在還原氣氛和真空下使用。氧化鋯纖維與其它陶瓷纖維（隔熱用）的高溫性能比較見(jiàn)下表。

　　氧化鋯纖維與其它陶瓷纖維的高溫性能比較

　?。ㄈ┭趸喞w維的隔熱性能

　　氧化鋯是公認具有超低導熱系數的陶瓷材料，氧化鋯纖維的導熱性如同大多數陶瓷纖維一樣，主要取決其松散性，氧化鋯纖維的低密度提供了有效的隔熱性能。幾種不同陶瓷纖維的導熱系數見(jiàn)下表。

　　幾種不同陶瓷纖維的導熱系數

　　五、氧化鋯纖維的制品

　?。ㄒ唬┭趸喞w維氈

　　氧化鋯纖維氈是用有機短纖維經(jīng)針刺制成有機纖維氈為前驅體，浸漬鋯鹽溶液，經(jīng)熱處理而得到的具有原有機纖維氈形貌的氧化鋯纖維氈。氧化鋯纖維氈主要用于晶體生長(cháng)爐的隔熱，在晶體生長(cháng)爐中的使用溫度高達1920℃，仍保持纖維氈形態(tài)，起到了極好的隔熱作用。

氧化鋯纖維氈

　?。ǘ┭趸喞w維板/異型件

　　氧化鋯纖維制品是用氧化鋯纖維為原料，經(jīng)短切并加入低溫、高溫結合劑制成水性懸浮液，最后經(jīng)成型燒成工序。制品有氧化鋯纖維板、筒、罩、異型制品等，可機械加工。其制備工藝流程如下：

　　氧化鋯纖維→短切→氧化鋯纖維懸浮液制備→成型→脫膜→干燥→燒成→加工→成品

　　氧化鋯纖維板/異型件制品可用作航天器的前錐體、噴氣飛機、導彈等的絕熱材料和燒蝕材料，還可用于原子能、磁流體、熱離子、感應爐、微波燒結等。

氧化鋯纖維板/異型件

　?。ㄈ┭趸喞w維紙

　　氧化鋯纖維紙是用氧化鋯纖維經(jīng)分散，加入粘接劑，必要時(shí)可加入其他纖維或晶須，經(jīng)抄紙工藝而制成。氧化鋯纖維紙主要用于堿性電池的隔膜，這是因為氧化鋯纖維具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和耐高溫性能。使用氧化鋯纖維紙作堿性電池隔膜比常用的石棉紙、玻纖紙及尼龍隔膜性能優(yōu)越，壽命長(cháng)。

氧化鋯纖維紙

　?。ㄋ模┭趸喞w維布

　　氧化鋯纖維布是用特種有機纖維，經(jīng)設計編織成具有特殊結構的有機纖維布做前驅體，浸漬穩定化的錯鹽溶液，經(jīng)過(guò)與制備氧化鋯纖維相同的工藝，最后在特定氣氛及熱處理工藝條件下鍛燒而成。它具有普通布的外觀(guān)特點(diǎn)，平整、柔軟，具有一定的強度。

氧化鋯纖維布尚未應用于民用

　　濟南火龍熱陶瓷有限責任公司是專(zhuān)業(yè)的耐火纖維生產(chǎn)商和防火保溫工程承包商，有專(zhuān)業(yè)的工業(yè)窯爐保溫施工隊伍?；瘕埞澞?6年專(zhuān)注耐火纖維及不定型澆注料的生產(chǎn)及應用開(kāi)發(fā)，已成功為國內外數百家企業(yè)提供了上千套保溫隔熱方案和材料。

HLGX氧化鋯纖維散棉，氧化鋯纖維板,氧化鋯纖維異型件，氧化鋯纖維紙等氧化鋯纖維制品訂購咨詢(xún)熱線(xiàn)：400-0531-696。

本文由濟南火龍熱陶瓷有限責任公司整理

轉載請注明出處m.ixmlh.com

侵權必究