[发明专利]莫来石陶瓷纤维棉及其制备方法

说明书

本发明涉及一种莫来石陶瓷纤维棉及其制备方法，该制备方法先通过高温聚缩将莫来石前驱体制备为莫来石纺丝原料，然后通过离心甩丝或者喷吹成纤来制备得到纤维棉原丝，再进一步通过固化、裂解、烧结等工艺制备出莫来石陶瓷纤维棉。制备得到的莫来石纺丝原料软化点及流变性可调，且成本较低，在后续的纺丝操作过程无溶剂、绿色环保，纤维棉原丝对空气中湿度不敏感，便于规模化生产。而所制备得到的莫来石陶瓷纤维棉柔韧性极佳，高温力学性能优良，并能广泛应用于汽车尾气隔热衬垫、高温过滤芯载体、工业窑炉保温棉等领域。

技术领域

本发明涉及一种莫来石陶瓷纤维棉及其制备方法。

背景技术

100％氧化铝含量的陶瓷纤维在温度高于1200℃的环境条件下晶粒尺寸会有所增大，从而造成纤维强度和力学性能下降，对纤维产生不利的影响。通过向纺丝原料中引入Zr、Si等异质元素，可抑制氧化铝在高温下的晶粒尺寸增长，从而提高纤维的耐高温性能。莫来石纤维棉是一种Al2O3：SiO2质量比约为72:28的高性能无机纤维，其突出特点是高强度、高模量，以及在高于1200℃空气气氛下具有优异的力学性能，同时还具有热导率小,热膨胀系数低,抗热震性好等优点。

莫来石纤维棉作为高温绝热材料，在航空航天和民用高端材料领域都有巨大的市场前景。航天飞机的隔热瓦、固体发动机燃烧室绝热壳体、超音速喷射飞机中的喷管、火箭发动机中的垫圈、核反应堆隔热、固体发动机喷管和燃烧室之间的热结构连接件、喷管出口锥有关部件都大量使用了莫来石纤维。

莫来石熔点高且融化后粘度低,无法用传统的熔融拉丝工艺生产。为此各国研究者采用化学方法陆续开发出几条不同的生产路线，溶胶凝胶法是目前莫来石纤维制备生产过程中较为普遍采用的一种方法。

如中国专利CN 104005115 A公开的一种氧化铝陶瓷纤维的制备方法，主要采用以下步骤：利用含有Al13胶粒的氧化铝溶胶和硅溶胶制备可纺性前驱体溶胶，采用喷吹成纤工艺制备凝胶纤维，经过热处理得到直径1-7um的莫来石陶瓷纤维。但纤维棉原丝对纺丝环境的湿度较为敏感，容易黏连并丝，甚至呈糊状导致原丝报废，纺丝体系的稳定性较差。

中国专利CN 102465358 A公开了一种多晶莫来石的制备方法，主要是通过在甲酸铝和乙酸铝溶胶溶液中加入脱钠的酸性硅溶胶，加入纺丝助剂、表面活性剂，再通过喷吹或甩丝工艺成纤获得纤维棉原丝，再1500℃热处理纤维棉原丝，最终制备出莫来石纤维。该工艺对温度以及湿度较为敏感，且采用纺丝助剂，提高了成本，且后期热处理去除纺丝助剂的过程中容易产生大量的体积收缩，从而影响纤维强度。

中国专利CN 200510012723公开了一种多晶莫来石的制备方法，主要是通过盐酸、铝粉、硅溶胶，制备溶胶，再通过甩丝工艺成纤获得纤维棉原丝，再高温热处理纤维棉原丝，最终制备出莫来石纤维。该工艺对温度以及湿度较为敏感，纺丝阶段纤维容易黏连并丝，甚至呈糊状。但以上工作中制备莫来石纤维的工作思路还是具有借鉴意义。

鉴于以上原因，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种莫来石陶瓷纤维棉及其制备方法，该莫来石陶瓷纤维棉的制备方法中的纺丝体系稳定，且纤维棉原丝对纺丝环境的湿度不敏感，同时本方法原料中不含纺丝助剂，避免了高温下纺丝助剂的离去导致纤维体积收缩和力学性能损失的不利影响。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种莫来石陶瓷纤维棉的制备方法，包括以下步骤：

S1、提供莫来石前驱体，将所述莫来石前驱体通过高温聚缩得到莫来石纺丝原料；

S2、将所述莫来石纺丝原料通过纺丝工艺得到纤维棉原丝，再将所述纤维棉原丝进行固化并裂解，以得到纤维棉织物；