[发明专利]一种氧化铝纤维毯的制备方法

说明书

本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种氧化铝纤维毯的制备方法，包括以下步骤：a)将含有铝源和硅源的纺丝原液进行成纤，得到的纤维丝进行集棉，得到含水率为5～35％的前驱体纤维坯；b)对前驱体纤维坯依次进行养护和针刺，得到前驱体纤维毯坯；所述养护的温度为30～200℃，相当对湿度为20～90RH％，时间为10～60min；c)对前驱体纤维毯坯进行热处理，得到氧化铝纤维毯。本发明提供的方法通过将特定含水率的前驱体纤维在特定的温度和湿度下进行养护处理，在保证纤维内部含水率的情况下，保证了纤维具有更高的强度，减少了纤维与纤维间的阻力，从而可在不添加任何润滑脂的情况下，实现前驱体纤维坯针刺交织定型成毯。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种氧化铝纤维毯的制备方法。

背景技术

氧化铝纤维是采用“溶胶-凝胶”化学法纺丝成纤，经高温煅烧转变为主晶相为莫来石相的超轻质、绝热、节能、耐火纤维状材料，主要成分为A1₂O₃，含有少量的SiO₂，最高使用温度1600℃，长期使用温度1300～1500℃。氧化铝纤维根据使用要求可以加工成不同的类型的产品，包含：氧化铝纤维棉、氧化铝纤维针刺毯、氧化铝纤维模块、氧化铝纤维衬垫、氧化铝纤维板等。其中，氧化铝纤维针刺毯是通过针刺工艺，对通过纺丝成纤制备的纤维前驱体进行针刺，使纤维交织定型，后经干燥煅烧制备的氧化铝纤维针刺毯。通过纤维之间自交织，在高温下仍然具有较高强度、化学稳定性和回弹性，广泛应用于高温工业窑炉、汽车尾气高温密封、军工航天等领域。

氧化铝纤维针刺毯生产工艺复杂，包含纺丝液制备、成纤、针刺、干燥、煅烧等多个工艺。含有铝源和硅源的纺丝溶液经过离心甩丝或喷吹纺丝工艺，在瞬间完成分散干燥，制备的纤维强度相对较差，且受多个参数影响，波动较大，很难直接针刺成毯。

传统的陶瓷纤维针刺毯在生产过程中，为降低纤维坯的针刺阻力，减小刺针磨损，实现纤维交织成毯，在成纤的同时需要添加一定量的有机润滑脂，但该方法存在两个问题：一是润滑脂在高温的作用下会产生焦油，在集棉设备及引风管线上聚集，长时间积累有发生火灾的危险，增加了生产时的安全隐患；二是有机润滑脂在高温处理的过程中会产生有机废气(VOCs)，造成环境污染。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氧化铝纤维毯的制备方法，本发明提供的制备方法可在不添加润滑脂的情况下将前驱体纤维坯针刺成毯，环境污染低，生产安全性高。

本发明提供了一种氧化铝纤维毯的制备方法，包括以下步骤：

a)将含有铝源和硅源的纺丝原液进行成纤，得到的纤维丝进行集棉，得到含水率为5～35％的前驱体纤维坯；

b)对所述前驱体纤维坯依次进行养护和针刺，得到前驱体纤维毯坯；

所述养护的温度为30～200℃；所述养护的相当对湿度为20～90RH％；所述养护的时间为10～60min；

c)对所述前驱体纤维毯坯进行热处理，得到氧化铝纤维毯。

优选的，步骤a)中，所述纺丝原液按照以下步骤制备得到：

i)将铝粉、酸和水混合加热进行反应，得到铝溶胶；

ii)将所述铝溶胶、酸性硅溶胶和水溶性高分子助纺剂进行混合，得到纺丝原液。

优选的，所述水溶性高分子助纺剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、糖浆、淀粉和纤维素中的一种或多种。

优选的，步骤a)中，所述纺丝原液在50℃下的粘度为500～2000cP。

优选的，步骤a)中，所述成纤的方式为喷吹纺丝或离心甩丝。

优选的，步骤a)中，所述集棉的温度为30～100℃；所述集棉的相对湿度为5～40RH％。