(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910145329.X
(22)申请日 2019.02.27
(71)申请人 盐城飞潮环保技术有限公司
地址 224051 江苏省盐城市亭湖区南洋镇
凤洋村一、二组1幢108室(8)
(72)发明人 茆福忠
(74)专利代理机构 北京科家知识产权代理事务
所(普通合伙) 11427
代理人 陈娟
(51)Int.Cl.
C04B 35/66(2006.01)
(54)发明名称
一种耐高温陶瓷纤维过滤管的制备方法
(57)摘要
本发明涉及耐火纤维领域，具体是一种耐高
温陶瓷纤维过滤管的制备方法。一种耐高温陶瓷
纤维过滤管的制备方法，包括：（1）将纤维在水中
分散，过滤，加入改性剂和添加剂搅拌；（2）将除
渣及改性后的纤维干燥；（3）将有机粘结剂加水
调配成有机粘结剂溶液，将调配好的有机粘结剂
溶液、无机粘结剂和水混合均匀并分成A、B两份，
将A份混合粘结剂与纤维混合均匀，得到混料a，
在混料a中加入添加剂，混合均匀得到混料b；（4）
将混料b和B份混合粘结剂注入到模具中成型，脱
模得到半成品。（5）将步骤（4）中的半成品干燥，
得到产品。该制备方法制得的陶瓷纤维过滤管工
艺简单，所制备的滤管壁厚均匀、长期使用耐高
温可达到1400℃。权利要求书2页 说明书9页CN 109734461 A 2019.05.10
C N 109734461
A
权 利 要 求 书1/2页CN 109734461 A
1.一种耐高温陶瓷纤维过滤管的制备方法，其特征在于：方法包括：
（1）纤维除渣与改性：将纤维在水中分散搅拌（搅拌速度240-280r/min，搅拌时间3-5min）后，过滤除渣，加入改性剂和添加剂再次进行搅拌（搅拌速度500-600r/min，搅拌时间10-15min）；
（2）干燥处理：将除渣及改性后的纤维进行干燥处理，干燥温度60℃-70℃，干燥时间20h-40h；
（3）调配粘结剂溶液：将有机粘结剂加入水中调配成有机粘结剂溶液，将调配好的有机粘结剂溶液、无机粘结剂和水按（0.5-1）：（1-5）：（3-6）的比例混合均匀，配置成混合粘结剂，并按照（1-5）：（1-5）的比例分成A、B两份；将A份的混合粘结剂与纤维按照100：（0.5-2）的比例混合均匀，得到混料a，在混料a中加入纤维质量分数的1-15%的添加剂，混合均匀得到混料b；
（4）成型：将B份的混合粘结剂注入到成型模具中，当注入到B份的混合粘结剂的1/3时，停止B份混合粘结剂的注入；开始将混料b注入到成型模具中，并且启动成型模具的旋转（转速30-100r/min），直至混料b全部注入到成型模具中；再将剩余的2/3的B份混合粘结剂注入到成型模具中，当剩余的B份混合粘结剂注入到一半时（即还剩余1/3份的B份混合粘结剂时），启动真空泵，直至将剩余的B份混合粘结剂全部注入完全；一直到真空泵抽到成型模具及与成型模具连接的管道内无液体混料时，关闭与成型模具连接的管道阀门，使整个成型设备处于负压的状态；保持成型设备内的负压状态3-10min，再慢慢泄掉成型设备内部的负压；将成型模具取出后，脱模得到半成品的陶瓷纤维过滤管；
（5）半成品干燥：将步骤（4）中的半成品在100℃-300℃的条件下干燥3-5h，得到产品。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温陶瓷纤维过滤管的制备方法，其特征在于：
所述水为自来水、纯净水、去离子水中的一种或几种；
所述纤维为硅酸铝纤维、高铝纤维、含锆纤维、氧化铝纤维、碱金属纤维、玄武岩纤维中的一种或几种的混合；
所述无机粘结剂为硅溶胶、铝溶胶、钛溶胶、铝硅复合溶胶、锆溶胶中的一种或几种的混合；
所述有机粘结剂为CMC（羧甲基纤维素钠）或PVA（聚乙烯醇）的一种或两种的混合；
所述添加剂为膨润土、高岭土、氧化铝中的一种或几种混合；
所述改性剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合聚丙烯酰胺、淀粉中的一种或几种混合。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温陶瓷纤维过滤管的制备方法，其特征在于：方法包括：
（1）纤维除渣与改性：将纤维在水中分散搅拌（搅拌速度260-280r/min，搅拌时间3-5min）后，过滤除渣，加入改性剂和添加剂再次进行搅拌（搅拌速度500-600r/min，搅拌时间12-15min）；
（2）干燥处理：将除渣及改性后的纤维进行干燥处理，干燥温度65℃-70℃，干燥时间20h-30h；
（3）调配粘结剂溶液：将有机粘结剂加入水中调配成有机粘结剂溶液，将调配好的有机粘结剂溶液、无机粘结剂和水按0.5：1：3的比例混合均匀，配置成混合粘结剂，并按照2:3的比例分成A、B两份；将A份的混合粘结剂与纤维按照100：1的比例混合均匀，得到混料a，在混
2
过滤材料 摘要：本文主要介绍了过滤材料的分类，并对部分纤维的性能、应用作了简要介绍。 关键词：过滤材料，分类，性能 作为过滤介质必须满足三个基本要求, 即适当的气流速度, 满意的产品质量和优越的物理化学性能。用纺织品进行过滤的优势在于其孔径的大小和纤维的形状可广泛地进行选择。两种或两种以上的纤维可以形成一种强力和过滤性能俱佳的织物。 1过滤材料的分类[1] 纤维滤料。纤维滤料以其表面积大、体积蓬松、价格低廉、容易加工等特点始终占据着滤料的大部分市场, 而其中的非织造纤维材料以其成布工艺短、成本低且过滤性能好的特点, 已成为空气过滤材料的主导产品。 复合滤料。所谓复合滤料, 即将不同纤维交织在一起形成的滤料, 以克服单一滤料性能上的缺陷。已广泛用于冶金、水泥等行业的烟气治理。 功能性滤料。功能性滤料是针对特定行业( 如耐高温、耐腐蚀、抗静电、拒水、拒油、阻燃、清除有害气体等) 开发的空气过滤材料, 正越来越多地应用于工业烟气处理、室内空气净化等领域。 2分别介绍各类材料 2.1纤维滤料 纤维滤料的主要原料有涤纶，丙纶，锦纶和很多耐高温的化纤滤料如Nome x，Procon，Torcon，Basfil，P84等[2]，以及无机纤维如玻璃纤维，陶瓷纤维，金属纤维等。目前，我国的化纤滤料主要是涤纶机织布和涤纶针刺毡涤纶，涤纶有耐折和耐磨性好的优点,可以在干燥条件下经受135℃的操作温度，但连续在135℃以上工作会变硬，褪色，发脆，短时高温亦会使其强度变弱，因此涤纶耐高温性能差，且强度低，伸长率大，不适于在高碱，高湿气的条件下使用。为了解决这些问题，有研究人员开发一种涤纶与玻璃纤维交织的过滤材料，将不同性能的纤维交织的过滤材料能扬长避短，发挥各自的优点。玻璃纤维具有耐高温性能好，伸长率底，强度高，耐腐蚀性好等优点，但是同时因纤维表面光滑、直径细、过滤阻力小, 因而过滤效率高。但玻璃纤维耐折性和耐磨性差, 在使用过程中因频繁清灰而容易磨损、折断, 影响使用寿命。将涤纶与玻璃纤维纤维交织后的过滤材料具有很好的性能，目前已经开始应用[2]. 纤维滤料的织造方法有机织，针织和非织造。因为机织布和针织布纤维形成规则排列的纱
压电纤维复合材料的研究与应用 XXX 湖北工程学院湖北孝感432000 摘要：本文概述了压电纤维的制备工艺，总结了压电陶瓷纤维研究已取得的成果，阐明了各种制备方法的优缺点及其改进的办法，并对压电纤维及其复合材料的研究进行了概述以及对应用前景进行了展望。 关键词：压电陶瓷纤维；制备；应用 1引言 压电材料是在外力作用下发生变形时能产生电场，同时在电场作用下也能产生机械变形的材料。这类材料所固有的机一电耦合效应，使得压电材料广泛应用于传感和驱动领域中，但是传统压电陶瓷产品的一些缺点限制了它在实际中的应用。20世80年代，人们开始研究压电陶瓷纤维的制备技术，并将纤维与聚合物基质复合制成压电复合材料。由于添加了聚合物相，所以它既保留了原有压电材料灵敏度高、频响高的优点，又大大改善了压电陶瓷脆性大、柔软性差的缺点，而且纤维材料具有的方向性，更适合于各项异性的应力波检测。 目前，国外正致力于压电纤维复合材料技术研究，关于压电纤维制备的论文颇多，有些技术已得到了广泛的商业应用。例如，美国的研究人员正在积极开展其在飞机、超轻质量太空船和汽车等方面的应用，另外，以其为核心技术的传感器是目前进行工程结构健康监测的最先进方法，对于非均质材料及真实表面尤为适用。与国外的先进水平相比，国内对压电陶瓷纤维的研究还只是处于起步阶段。 2压电陶瓷纤维的制备方法 2.1 溶胶-凝胶法 制备陶瓷纤维传统的方法一般是将氧化物原料加热到熔融状态，熔融纺丝成形。然而，许多特种陶瓷材料熔点很高，熔体粘度很低，难以用传统方法制备，
而溶胶-凝胶法(sol -gel method)的出现解决了这一难题。溶胶—凝胶工艺的主要特点有：(1)可在较低温度下得到功能陶瓷纤维；(2 )可以制得均匀性好、纯度高的纤维；(3)可以获得一些熔融法难以制备的纤维。 Sol-gel法以无机盐或金属醇盐为原料，将前驱物溶于溶剂中形成均匀溶液，达到近似分子水平的混合；前驱物在溶剂中发生水解及醇解反应，同时进行缩聚反应，得到尺寸为纳米级的线性粒子组成的溶胶。当溶胶达到一定的粘度，在室温下纺丝成形得到凝胶粒子纤维，经干燥，烧结，晶化便可得到陶瓷纤维。 LiNbO3是一种较早用sol -gel法制备的压电陶瓷纤维材料，可用于声表面波(SAW )器件和电光器件。1989年，Hirano等Li(OC2 H5)、Nb(OC 2H5)5、H2O和C2 H5OH 配制前驱体溶液，通过选择合适的浓度、加水量，得到可拉丝的溶胶，制作了LiNbO3凝胶纤维，把凝胶纤维在400~600℃之间进行热处理，加热速率为1 ℃／min，可得到直径为10～1000μm的单相LiNbO3纤维。在500℃保温1h 热处理获得晶态LiNbO3纤维，其密度为理论密度的90％以上，室温介电常数约为10，与固相反应制得的多晶LiNbO3，材料一致，但比单晶的小。另外，LiNbO3纤维的介电损耗为0.01~0.02。 Yoko等采用溶胶—凝胶工艺制备了BaTiO3纤维，前驱体溶液由Ti(OC3 H7 ) 、Ba(OC2H5)、H2O、C2H5OH 和CH3 COOH组成，在系统加人大量的CH3 COOH以获得可拉丝溶胶。形成凝胶纤维后加热至600℃以上可获得单相钙钛矿BaTiO3纤维。 Kamiya等通过控制Pb—Ti复合醇盐的水解获得了PbTiO3纤维的溶胶。其研究结果显示，含水量少的溶胶有利于获得更好的非晶PbTiO3纤维，而含水量大的溶胶可以获得高结晶度的钙钛矿PbTiO3纤维。制备PbTiO3纤维时，需加入过量2％(质量分数)的PbO和1％(质量分数)的Mn2O3至纤维中，即可有效地避免干燥过程中纤维开裂，并且这样得到的纤维密度可达理论值的94％。 锆钛酸铅(Pb(Zr x Ti1-x )O3 )材料是最重要的铁电压电材料，其应用非常广泛。因此，采用溶胶一凝胶工艺制备PZT纤维深受重视。王录全等在溶胶一凝胶工艺基础上制备出长PZT纤维。图1是其制备纤维的装置。如图所示，湿凝胶纤维绕在可调节直径的滚筒上并可直接在滚筒上干燥，从而避免了纤维再次缠绕及干燥过程中的收缩引起的断裂。并且在氮气的保护下，他们已实现了干燥凝胶纤
过滤材料性能评价标准 过滤是在推动力的作用下，位于一侧的悬浮液（或含尘气）中的流体通过多孔介质的孔道向另一侧流动，颗粒则被截留，从而实现流体与颗粒的分离操作过程。被过滤的悬浮液又称为滤浆，过滤时截留下的颗粒层称为滤饼，过滤的清液称为滤液。 过滤材料是一种具有较大内表面和适当孔隙的物质，它能够捕捉和吸附固体颗粒，使之从混合物中分离出来。过滤是由过滤介质起作用的，过滤介质即使流体通过而颗粒被截留的多孔介质。无论采用何种过滤方式，过滤介质总是必须存在的，因此过滤介质是过滤操作的要素之一。多过滤介质的共性要求是多空、理化性质稳定、耐用和可反复利用等。过滤材料生产工艺技术复杂，按不同制作工艺方法可得到不同结构形态的过滤材料。一般分为织造滤料、非织造滤料、纸质滤料、热塑成型滤料、多孔陶瓷滤料和复合滤料等。 非织造滤料 非织造技术与传统织造技术相比，具有工艺流程简单、生产速度快、产量与劳动生产率高、成本低、可用的纤维来源范围广、工艺容易变化、可生产的产品品种多等优点，近年来的销量增长很快。 非织造物按加工方法可分为水刺加固非织造物和针刺加固非织造物等。水刺法是用高压产生的多股水射流喷射纤网，纤网中的纤维在不同方向水射流穿插水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤网得到加固；针刺法是以含有倒钩的刺针，机械穿刺纤网中的纤维，从而使纤网得到加固。水刺非织造材料纤网中的纤维为柔性缠绕结构，相对而言，针刺非织造物则为刚性缠绕结构。水刺法耗水，废水经处理虽可循环使用，但也要补充5%的洁净水。 由于针刺毡滤料自身优势明显，其发展速度迅速。针刺毡滤料中的纤维呈立体交错排列，可充分发挥纤维的捕尘功能。这种结构有利于粉尘层的快速形成，滤尘开始和清灰后也不存在直通孔隙，捕尘效果稳定，因而捕尘率高于一般织物滤料。测试结果表明，针刺毡滤料的静态捕尘率可达99.9%，比一般绒布高出一个数量级；针刺毡没有或只有少量加捻的经纬纱线，孔隙率高达70%～80%，为一般织造滤料的1.6～2.0倍，因而自身的透气性好，阻力低；针刺毡的生产流程简单，生产速度快，劳动生产率高，产品成本低，易形成自动化一条龙生产线，
陶瓷纤维毯的主要生产方法和工艺流程 陶瓷纤维毯的主要生产方法和工艺流程散状纤维坯送入针刺机针刺时，"针刺制毯"借鉴无纺针刺工艺技术开发而成。由于刺针上钩状针脚，使纤维层互相紧密交织，以提高纤维毯的抗拉强度及抗风蚀性能。主要生产方法主要有电阻炉和电弧炉两种。纤维的成形方法分为喷吹法、甩丝法和甩丝-喷吹法等。硅酸铝纤维原料的熔融一般采用电炉作为熔化设备。工艺流程电弧法喷吹成纤、湿法制毡工艺：形成流股，合格配合原料加入电弧炉中熔融。流股经压缩空气或蒸汽喷吹后成为纤维，经过除渣器除渣后，集棉形成废品纤维。废品纤维被送入搅拌槽旋涡除渣后，被送至贮料槽，施加粘接剂后形成浆料。浆料经压机模压或真空吸滤，干燥形成陶瓷纤维毯。 电阻法喷吹（或甩丝）成纤、 干法针刺制毯工艺：根据其成纤方法不同，陶瓷纤维毯有两种生产工艺； 电阻法喷吹（包括平吹和立吹）成纤、 干法针刺制毯工艺；"针刺制毯"是借鉴无纺针刺工艺技术开发而成，散状纤维坯 送入针刺机针刺时，由于刺针上钩状针脚，使纤维层互相紧密交织，以提高纤维毯的 抗拉强度及抗风蚀性能。 针刺机利用具有三角形或其他形状的截面，且在棱边上带有刺钩的刺针对纤维网反复进行穿刺。由交叉成网或气流成网机下机的纤网，在喂入针刺机时十分蓬松，只是由纤维与纤维之间的抱合力而产生一定的强力，但强力很差，当多枚刺针刺入纤网时，刺针上的刺钩就会带动纤网表面及次表面的纤维，由纤网的平面方向向纤网的垂直方向运
动，使纤维产生上下移位，而产生上下移位的纤维对纤网就产生一定挤压，使纤网中纤维靠拢而被压缩。当刺针达到一定的深度后，刺针开始回升，由于刺钩顺向的缘故，产生 移位的纤维脱离刺钩而以几乎垂状态留在纤网中，犹如许多的纤维束“销钉”钉入了纤网，从而使纤网产生的压缩不能恢复，如果在每平方厘米的纤网上经数十或上百次的反复穿刺，就把相当数量纤维束刺入了纤网，纤网内纤维与纤维之间的摩擦力加大，纤网强度升高，密度加大，纤网形成了具有一定强力、密度、弹性等性能的非织造品。 针刺非织造材料的主要应用有地毯、装饰用毡、运动垫、褥垫、家具垫、鞋帽用呢、肩垫、合成革基布、涂层底布、熨烫用垫、伤口敷料、人造血管、热导管套、过滤材料、土工织物、造纸毛毯、油毡基布、隔音隔热材料以及车用装饰材料等。目前，针刺机在高温过滤产品的运用比较多。高温过滤产品的高性能纤维主要有玻璃纤维、Nomex纤维、P84纤维、PPS纤维、PETT纤维。由于前几种纤维自身的特性，使用范围受到了一定影响。玻璃纤维比较脆，Nomex纤维耐氧化性差，P84纤维易水解老化，PPS纤维使用温度较低。而PETT纤维耐化学腐蚀、耐高温，能在各种恶劣环境下使用并取得较好的效果，也比其他纤维制成的滤料有更长的使用寿命。 虽然PETT具有良好的耐温和耐化学腐蚀性能，但价格昂贵且过滤效率相对其它纤维制成滤料没有优势。为此，有些企业在其中加入适量的超细玻璃纤维，既不影响耐温性能，又能提高滤料的过滤效率和降低率料价格，也扩大了适用范围和延长使用寿命。 针刺机种类： 条纹针刺机、通用花纹针刺机、异式针刺机、环形针刺机、圆管型特殊针刺机、四板正位对刺针刺机、倒刺针刺机、双滚筒针刺机、双主轴针刺机、起绒针刺机、提花针刺机、高速针刺机、电脑自动跳跃针刺机、针刺水刺复合机等。 针刺机的主要组成部分： 1.针刺机主要由机架,送网机构、针刺机构、牵拉机构、花纹机构、传动机构 等组成，其中花纹机构仅花纹针刺机具有。(其中最重要的是针刺机构) 2.针刺非织造工艺形式有预刺、主刺、花纹针刺、环式针刺和管式针刺等。 (其中预刺和主刺是最普遍的。) 针刺法非织造工艺的特点： 1.适合各种纤维，机械缠结后不影响纤维原有特征。 2.纤维之间柔性缠结，具有较好的尺寸稳定性和弹性。 3.用于造纸毛毯大大提高寿命。 4.良好的通透性和过滤性能。
陶瓷纤维的使用温度 发布者：admin 来源：发布日期：2012-03-08 陶瓷纤维作为继传统重质耐火砖及不定形耐火材料之后的第三代耐火材料，它不仅 具有一般低导热率材料所具有的优良的绝热性能，并具有高温下持续工作的优良耐 热性能。由于玻璃质纤维的结晶和晶粒生长;多晶晶体纤维的晶型转变和晶粒生长; 纤维中有害杂质及纤维使用中腐蚀性物质促进纤维结晶、聚晶及纤维接触处的烧 结;高温蠕变等因素，造成纤维结构的变化收缩变形、纤维失弹、脆化折断，纤维 强度降低、致密化，直至发生烧结丧失纤维状结构。因此，各类陶瓷纤维的使用温 度都有一个极限温度称为最高使用温度，又称为"分类温度"或"等级温度，，并作 为纤维耐热性能的标志。国际上习惯把陶瓷纤维产品分为4个等级温度，即1000℃ 型、1260℃型、1400℃型和1600℃型。 陶瓷纤维的最高使用温度，是指陶瓷纤维短时间内能承受的极限温度，用以表征陶 瓷纤维产品的耐热性的指标。陶瓷纤维产品允许长期使用温度一般比最高使用温度 低2 00 C 左右。以国产1260℃型纤维制品为例，其长期使用温度是1000℃左右。 因此，最高使用温度这个概念很重要，它与长期使用温度有着密切的关系，是纤维 应用过程中主要的参考依据。过去有些使用单位把最高使用温度当成长期使用温 度，这是错误的，会造成不必要的损失。 除此之外，同一种陶瓷纤维产品在不同条件下使用，其长期使用温度也有差异。如 工业窑炉操作制度(连续或间歇式窑炉)、燃料种类、炉内气氛等工艺条件，都是影 响陶瓷纤维使用温度和使用寿命的因素。 目前还没有测定陶瓷纤维耐热性指标的理想方法。一般是将陶瓷纤维产品加热到一 定温度，根据试样加热线收缩变化和结晶程度来评定陶瓷纤维产品的耐热 硅酸铝陶瓷纤维分类温度和使用温度的区别 1、耐火保温纤维分类温度：分类温度即最高使用温度，它是指耐火保温纤维材料在实际使用过程中的最高使用温度。具体定义为耐火纤维制品在非荷载条件下加热保持24小时，高温线收缩率为4%时的测试温度。耐火保温纤维在该温度下长期使用，其寿命会很短，因此，在实际中切勿轻率采用。 2、使用温度：使用温度即长期安全使用温度，它是指耐火保温纤维在一定温度下保持24小时，高温线收缩率≤2.5%时的测试温度。在此温度下，非晶质纤维结晶，晶质纤维晶型转变及晶粒生长速度缓慢，纤维性能稳定，纤维柔软富有弹性此温度为实际采用温度。 3、使用温度和纤维的寿命的关系：耐火保温纤维的使用温度和使用寿命与其使用条件（窑炉气氛、腐蚀物质的组成和含量等条件）密切关联。 （1）、耐火保温纤维在允许使用温度条件下使用，晶体发育是缓慢的，纤维的性质比较稳定，在氧化气氛中不受外力碰撞的情况下，寿命可达5—10年。 （2）、还原性炉气应采用以高纯合成料为原料的纤维作为工业窑炉壁衬材料，并在耐火保温纤维壁衬表面涂抹防腐涂料，这样不仅提高陶瓷纤维炉衬的化学稳定性能，并提高陶瓷纤维炉衬的抗风性能和降低纤维壁衬的加热收缩。为使在还原性气氛下工作的耐火纤维壁衬获得与氧化性气氛下工作相同的绝热效果，还必须根据还原性气氛的组成，通过计算加厚纤维壁衬厚度。
压电纤维复合材料的研究与应用 xxxx 湖北工程学院湖北孝感432000 摘要：本文概述了压电纤维的制备工艺，总结了压电陶瓷纤维研究已取得的成果，阐明了各种制备方法的优缺点及其改进的办法，并对压电纤维及其复合材料的研究进行了概述以及对应用前景进行了展望。 关键词：压电陶瓷纤维；制备；应用 1引言 压电材料是在外力作用下发生变形时能产生电场，同时在电场作用下也能产生机械变形的材料。这类材料所固有的机一电耦合效应，使得压电材料广泛应用于传感和驱动领域中，但是传统压电陶瓷产品的一些缺点限制了它在实际中的应用。20世80年代，人们开始研究压电陶瓷纤维的制备技术，并将纤维与聚合物基质复合制成压电复合材料。由于添加了聚合物相，所以它既保留了原有压电材料灵敏度高、频响高的优点，又大大改善了压电陶瓷脆性大、柔软性差的缺点，而且纤维材料具有的方向性，更适合于各项异性的应力波检测。 目前，国外正致力于压电纤维复合材料技术研究，关于压电纤维制备的论文颇多，有些技术已得到了广泛的商业应用。例如，美国的研究人员正在积极开展其在飞机、超轻质量太空船和汽车等方面的应用，另外，以其为核心技术的传感器是目前进行工程结构健康监测的最先进方法，对于非均质材料及真实表面尤为适用。与国外的先进水平相比，国内对压电陶瓷纤维的研究还只是处于起步阶段。2压电陶瓷纤维的制备方法 2.1 溶胶-凝胶法 制备陶瓷纤维传统的方法一般是将氧化物原料加热到熔融状态，熔融纺丝成形。然而，许多特种陶瓷材料熔点很高，熔体粘度很低，难以用传统方法制备，而溶胶-凝胶法(sol -gel method)的出现解决了这一难题。溶胶—凝胶工艺的主要特点有：(1)可在较低温度下得到功能陶瓷纤维；(2 )可以制得均匀性好、纯度高
陶瓷纤维的耐火性能和发展前景(2010/12/01 17:55) 目录：公司动态 浏览字体：大中小 近年来陶瓷纤维在高温烧成窑炉方面的应用前景日益扩大，以陶瓷纤维制成的各类制品以隔热效果好，使用简便，特别是蓄热小等特征，普遍采用于各式窑炉中，大大显示出很高的节能效率。 （１）品种与性能：陶瓷耐火纤维最重要的指标是纤维的直径与热稳定性。陶瓷工业中常用的是Al2O3SiO2纤维，根据Al2O3的含量高低分为不同的使用范围，也在其中引入Cr2O3材料以提高其耐火与抗氧化特性。一般氧化铝含量高、氧化铁等杂质含量低的纤维制品呈纯白色、引入氧化铬的纤维呈销带奶黄调的颜色。陶瓷纤维的平均直径为2—4微米。纤维细、密度小、导热率低者使用温度高。若纤维粗、密度大时使用效果不理想。纤维的热稳定性指标更为重要。Al2O3－SiO2纤维各种产品在1260℃的线收缩范围为35—88％之间。收缩量也直接影响到热稳定性。 由于纤维导热率低、密度小、重量轻，在设计建造窑炉时均采用较轻的钢架支撑结构，从而使陶瓷窑炉的发展进入“窑炉轻量化”时代。纤维蓄热小、适应快速升温、冷却烧成方式。纤维有柔性可加工成带凹槽或开口的制品，且具有良好的抗机械震动与冲击的能力，化学稳定性也较好，这些优点为新型窑炉的发展，并波及到陶瓷工艺、行业的发展产生重要的推动作用。 目前陶瓷纤维制品有：毡、毯、砌块、散状纤维、纤维纸及真空成型的各种制品，工作范围一般在871—1427℃，特殊情况下可短期在极限温度以上的高温下使用。 （２）砌筑方法与注意事项：耐火纤维毡、适用于窑炉内衬可大大提高节能效率。一般使用有机粘合剂使纤维卷合成筒形或薄板形织物。窑炉内壁采用高温轻质耐火砖砌筑后，可用陶瓷纤维耐火毡粘贴成内衬，经烧成后，纤维毡或板形成一定的刚性并具有令人满意的回复能力，冷却时能弹回使接缝绷紧。 砌筑纤维通常有两种方法：一是将毡毯一层一层敷贴，再用栓杆铆接起来，一般在1222℃以下采用耐温金属栓杆，1223℃以上采用陶瓷质铆接件。靠热面一端用散状纤维和耐热水泥填充。采用陶瓷质铆接件还可防止因碳素沉积引起的纤维变质。第二种方法是采用预制组合件、即用毡毯堆叠而成的预制件或用宽305mm的毡毯折叠成手风琴式的预制件。两者相比，后者因紧挨炉壳到热面均为同样材料，节能效率更高、但成本较高。 温度升高时，纤维预制件砌筑形成的接缝需用有伸缩性的纤维镶嵌。用预制组合件安装方便、迅速且维修方便，只需将损坏部分替换下来。 就热效率来说，层层敷贴方式明显优于预制组合件。因为前者的纤维方向垂直于热流，堆叠形的预制组合件纤维方向平行于热流，两者的导热量差值约为20—40％，如手风琴状
纳米纤维由于通常在宏观上表现为膜或毛毡等形态，因此是最容易被直接应用的一种纳米材料。静电纺丝就是迄今为止最为直接有效的制备纳米纤维工艺。静电纺丝过程是指通过电场对聚合物的溶液或者熔体液滴施加高压静电力，当电场力克服了溶液或熔体液滴的表面张力时，液滴沿着电场力方向变形，最终形成喷射流，喷射流在空中发生鞭动和劈裂效应并固化成纤维，最终在电极上无规沉积形成纤维膜。 关于静电纺丝工艺的专利最早发表于19世纪末，但在当时并没有引起人们的足够重视。直到1990年左右，在全世界兴起的纳米科学研究热潮中，静电纺丝作为一种方便、快捷制备纳米纤维材料的方法引起了科学家的浓厚兴趣。至今，在20多年的时间里，关于静电纺丝的的学术论文和专利成果数量逐年递增，研究内容也从起初的可行性探索扩展到制备工艺、纤维性能、纤维功能化、理论研究等各个方面。所得到的纳米纤维由于具备了传统材料不具有的优良特性，因此在很多领域的得到了应用，比如药物控释、组织工程支架、创伤敷料、传感器、隔离膜、过滤材料等。其中，利用静电纺丝工艺制备的过滤材料已经在国外产业化，并广泛应用于各个领域，性能大大优于传统过滤材料。 尽管如此，我们认为现有的纳米纤维过滤材料是纳米纤维性能优越性的一个例证。但是关于纳米纤维过滤材料的研究还不够，并且缺乏理论指导。片面的研究就如同盲人摸象，最终结果不仅不能提高现有产品的性能，反而增加了制备和原料的成本，使得整个纳米纤维过滤材料产业陷入低谷。 在纳米材料的研究中，结构与性能的关系是永恒的主题。其前提是要有一套科学可靠的研究方法和分析表征技术。现在，仪器表征手段非常先进，但是使用在纳米纤维材料上仍然具有很多局限性。 首先，例如，扫描电镜是观察材料表面微观形貌的通用方法。几乎所有对电纺丝纳米纤维的研究都使用扫描电镜作为最主要甚至是唯一的表面结构表征方法。然而，扫描电镜在微观形貌观察时的局限性主要体现在其本身电子束二次成像原理导致的对表面形态的错误的反映。在百纳米尺度的表面上，底部带有直角的矩形沟槽往往被反射的电子束呈现为圆弧形凹槽。这就掩盖了材料的一个重要结构特征，使得多种不同结构的材料在扫描电镜下观察得到了类似的结果。在过滤材料中，往往需要将纤维制备成异形纤维（截面非圆形），以便提高其过滤效率或者降低流动阻力。以往熔喷过滤纤维的尺度在10微米左右，其异形结构基本可以被扫描电镜真实反应。但是到了百纳米尺度，这一结构细节就很可能因为测试方法的不足而被掩盖。结果就是没有研究出材料性能差异的根本原因，并很可能把这种差异主观的归结到其他因素上。 第二，对纳米纤维强度和模量仍然没有建立起公认的表征方法。似乎过滤材料并不是像碳纤维那样作为结构材料使用，但是滤材在工作环境中往往受到很大的交变应力作用，不同材料或同种材料在不同温度环境下使用时，会产生不同的形变，导致最终过滤材料的孔隙尺度并不是我们在静态条件下所观察测量得到的。虽然我们可以用DSC测材料的Tg，用DMA测材料的动态力
第十四章陶瓷基复合材料加工工艺 第一节增强体的制备 陶瓷基复合材料的增强体（强韧化组元），主要有陶瓷纤维、陶瓷晶须与片状晶体、硬质陶瓷颗粒和可相变的氧化锆等。 一、增强纤维 可以用作陶瓷复合材料增强体的纤维，有金属纤维、陶瓷纤维和碳纤维。 1．金属纤维 Ta、Mo、W、Ni、Nb等高熔点纤维及不锈钢纤维，原则上都可以用作陶瓷基体的增强体。金属纤维一般由拉丝制成，直径在10～600μm的范围内，有比较大的选择范围。其特点是密度大、热膨胀系数大、容易氧化，可能对复合材料制作工艺和性能不利，而其延展性大和导电率高的特点，在某些情况下是有益的。 2．陶瓷纤维 陶瓷纤维包括含有金属芯的陶瓷纤维和全陶瓷的纤维。 在W金属丝或碳素丝上，用化学沉降的方法可以形成连续的陶瓷纤维。芯的直径大约在30—50μm，沉降后的纤维直径大约在100～200μm。陶瓷层组分可以是SiC或Si3N4。近年来，用有机硅前驱体分解的方法，可以拉制出许多种陶瓷纤维。其方法是将硅基有机物前驱体，在熔融状态下拉制出直径在数十微米的纤维，然后进行聚合以及高温分解，形成陶瓷纤维。这种纤维有碳化硅纤维、氮化硅纤维、碳化钛纤维、氧化铝纤维等。其中，比较有名的是日本宇部兴产株式会社生产的以Nicalon和Tynano命名的碳化硅纤维。它们都是用聚碳硅烷纺丝而成。在组成上是碳化硅微晶和SiO2、C的集合物。在高于1400℃的高温下，其中的SiC微细晶粒会发生再结晶而长大，C会与O发生反应，生成CO气体而逸出。非晶态的SiO2也会结晶化而生成石英微细晶粒。这些现象都使现存的碳化硅陶瓷纤维只能在1400℃以下温度下使用。Tynano 型SiC纤维，是含有一定Ti元素的纤维，耐热温度据称比Nicalon高近50℃。Al2O3纤维在高温下容易发生晶粒长大而难用于高温。 3．碳纤维 碳纤维的用量正在不断增加，尤其是在高分子基复合材料中的用量增长很快。碳纤维分为有机高分子系（PAN系：聚丙烯腈系）和沥青系两大类。有机高分子系较易实现高强度化和高韧性化，最高强度可达7GPa，延伸率可达2.0％以上。另一方面，沥青系碳纤维富有高弹性，
耐火陶瓷纤维基础知识一、耐火陶瓷纤维定义 以SiO 2、AL 2 O 3 为主要成分且耐火度高于1580℃纤维状隔热材料的总称。 二、耐火陶瓷纤维的特点 1、耐高温：使用温度可达950-1450℃。 2、导热能力低：常温下为0.03w/m.k，在1000℃时仅为粘土砖的1/5。 3、体积密度小：耐火陶瓷纤维制品一般在64-500kg/m3之间。 4、化学稳定性好：除强碱、氟、磷酸盐外，几乎不受化学药品的侵蚀。 5、耐热震性能好：具有优良的耐热震性。 6、热容量低：仅为耐火砖的1/72，轻质转的1/42。 7、可加工性能好：纤维柔软易切割,连续性强，便于缠绕。 8、良好的吸音性能：耐火陶瓷纤维有高的吸音性能，可作为高温消音材料。 9、良好的绝缘性能：耐火陶瓷纤维是绝缘性材料，常温下体积电阻率为 1×1013Ω.cm，800℃下体积电阻率为6×108Ω.cm。 10、光学性能：耐火陶瓷纤维对波长1.8-6.0um的光波有很高的反射性。 三、耐火陶瓷纤维的分类 1、按结构可分为晶质纤维和非晶质纤维两大类。 2、按使用温度可分为： 普通型耐火陶瓷纤维使用温度950℃ 标准型耐火陶瓷纤维使用温度1000℃ 高纯型耐火陶瓷纤维使用温度1100℃ 高铝型耐火陶瓷纤维使用温度1200℃ 锆铝型耐火陶瓷纤维使用温度1280℃ 含锆型耐火陶瓷纤维使用温度1350℃ 莫来石晶体耐火纤维（72晶体）使用温度1400℃ 氧化铝晶体耐火纤维（80、95晶体）使用温度1450℃ 3、生产方法 （1）非晶质纤维 原材料经电阻炉熔融，在熔融状态下，在骤冷（0.1S）条件下，在高速旋转甩丝辊离心力的作用下或在高速气流的作用下被甩丝而成或被吹制而成的玻璃态纤维。 （2）晶体纤维 生产方法主要有胶体法和先驱体法两种。 胶体法：将可融性的铝盐、硅盐，制成一定粘度的胶体溶液，按常规生产方法成纤后经热处理转变成铝硅氧化物晶体纤维。 先驱体法：将可溶性的铝盐、硅盐，制成一定粘度的胶体溶液，随后被先驱体（一种膨化了的有机纤维）吸收，再进行热处理，转变成铝硅氧化物晶体纤维。
主要选用日本东丽公司和东洋公司的优质聚苯硫醚纤维，把不同旦数的纤维按比例混合，采用先进的梯次成网工艺，使滤料内部形成梯次过滤通道。生产的PPS耐酸碱高性能针刺毡具有过滤精度高，透气性能好，使用寿命长的优点。针对工况特点和使用要求，可进行拒水防油、PTFE浸渍、PTFE涂层等后处理。可满足高精度排放和2-3年长期低阻运行的使用要求。 产品适用于燃煤锅炉、垃圾焚烧、化肥厂等有腐蚀性烟气过滤和收尘工况。 产品名称：PPS复合针刺过滤毡 材质：进口PPS纤维/PPS基布 厚度：1.7-2.1mm 克重：500-600g/m2 密度：0.28g/cm3 透气量：13-16m3/m2·min 经向拉力：>1200（N/5×20cm） 纬向拉力：>1300（N/5×20cm） 经向伸长：<25% 纬向伸长：<25% 工作温度：160℃瞬间200℃ 过滤风速：1.0-1.2m/min 特点：耐磨、耐酸、耐碱 2氟耐而复合针刺过滤毡系列 氟耐而是由两种以上的耐高温纤维混合梳理经层状复合针刺而成，具备三维成孔的高效高温过滤材料，具有耐高温、耐腐蚀、耐磨抗折、易清灰以及使用寿命长等优点。经过不同的表面化学处理与后整理技术，还具有拒水防油、高风速、高浓度粉尘的捕集等特点。（1）FNE-01复合针刺过滤毡 氟耐而（FNE-01）复合针刺过滤毡是由芳纶、玻纤、耐温材料混合梳理经层状复合而成，具有优性耐酸性能，良性耐碱、耐磨性能，稳定的耐水解性能。 产品名称：FNE-01复合针刺过滤毡 材质：芳纶、玻纤、耐温材料 厚度：2.4-2.6mm 克重：850g/m2 透气量：12-14m3/m2·min 经向拉力：>2000（N/5×20cm） 纬向拉力：>2000（N/5×20cm） 经向伸长：<10% 纬向伸长：<10% 工作温度：220-240℃瞬间260℃ 后处理：PTFE浸渍、PTFE涂层
高温结构陶瓷基复合材料的研究现状与展望 摘要概述了国外航空发动机用高温结构陶瓷基复合材料的研究与应用现状及发展趋势,分析了目前研究中存在的问题及其解决办法,确定了今后的研究目标与方向。 关键词陶瓷基复合材料高温结构材料力学性能应用 1 前言 为了提高航空发动机的推重比和降低燃料消耗,最根本的措施是提高发动机的涡轮进口温度,而涡轮进口温度与热端部件材料的最高允许工作温度直接相关。50 至60 年代,发动机热端部件材料主要是铸造高温合金,其使用温度为800～900 ℃;70 年代中期,定向凝固超合金开始推广,其使用温度提高到 接近1000 ℃; 进入80 年代以后,相继开发出了高温单晶合金、弥散强化超合金以及金属间化合物等,并且热障涂层技术得到了广泛的应用,使热端部件的使用温度提高到1200～1300 ℃,已接近这类合金 熔点的80 % ,虽然通过各种冷却技术可进一步提高涡轮进口温度,但作为代价降低了热效率,增加了结 构复杂性和制造难度,而且对小而薄型的热端部件难以进行冷却,因而再提高的潜力极其有限[1 ] 。陶瓷基复合材料正是人们预计在21 世纪中可替代金属及其合金的发动机热端结构首选材料。 近20 年来,世界各工业发达国家对于发动机用高温结构陶瓷基复合材料的研究与开发一直十分重视,相继制定了各自的国家发展计划,并投入了大量的人力、物力和财力,对这一新型材料寄予厚望。如美国NASA 制定的先进高温热机材料计划(HITEMP) 、DOE/ NASA 的先进涡轮技术应用计划(ATTAP) 、美国国家宇航计划(NASP) 、美国国防部关键技术计划以及日本的月光计划等都把高温结构陶瓷基复合材料作为重点研究对象,其研制目标是将发动机热端部件的使用温度提高到1650 ℃或更高[2 ,3 ] ,从而提高发动机涡轮进口温度,达到节能、减重、提高推重比和延长寿命的目的,满足军事和民用热机的需要。 2 国内外应用与研究现状 由于陶瓷材料具有高的耐磨性、耐高温和抗化学侵蚀能力,国外目前已将其应用于发动机高速轴承、活塞、密封环、阀门导轨等要求转速高和配合精度高的部件。在航空发动机高温构件的应用上,到目前为止已报道的有法国将CVI 法SiC/Cf 用于狂风战斗机M88 发动机的喷嘴瓣以及将SiC/ SiCf 用于幻影2000 战斗机涡轮风扇发动机的喷管内调节片[4 ] 。 此外,有许多陶瓷基复合材料的发动机高温构件正在研制之中。如美国格鲁曼公司正研究跨大气层高超音速飞机发动机的陶瓷材料进口、喷管和喷口等部件,美国碳化硅公司用Si3N4/ SiCW制造导弹发动机燃气喷管,杜邦公司研制出能承受1200～1300 ℃、使用寿命达2000h 的陶瓷基复合材料发动机部件等[5 ,6 ] 。目前导弹、无人驾驶飞机以及其它短寿命的陶瓷涡轮发动机正处在最后研制阶段,美国空军材料实验室的研究人员认为[7 ] ,1204～1371 ℃发动机用陶瓷基复合材料已__经研制成功。由于提高了燃烧温度,取消或减少了冷却系统,预计发动机热效率可从目前的26 %提高到46 %。英国罗—罗公司认为,未来航空发动机高压压气机叶片和机匣、高压与低压涡轮盘及叶片、燃烧室、加力燃烧室、火焰稳定器及排气喷管等都将采用陶瓷基复合材料。预计在21 世纪初, 陶瓷基复合材料的使用温度可提高到1650 ℃或更高。 3 研究方向与发展趋势 陶瓷虽然具有作为发动机热端结构材料的十分明显的优点,但其本质上的脆性却极大地限制了它的推广应用。为了克服单组分陶瓷材料缺陷敏感性高、韧性低、可靠性差的缺点,材料科学工作者进行了大量的研究以寻找切实可行的增韧方法[8 ,9 ] 。增韧的思路经历了从“消除缺陷”或减少缺陷尺寸、减少缺陷数量,发展到制备能够“容忍缺陷”,即对缺陷不敏感的材料。目前常见的几种增韧方式主要有相变增韧、颗粒(晶片) 弥散增韧、晶须(短切纤维) 复合增韧以及连续纤维增韧补强等。此外还可通过材料结构的改变来达到增韧的目的,如自增韧结构、仿生叠层结构以及梯度功能材料等。由于连续纤
陶瓷纤维是一种集传统绝热材料、耐火材料优良性能于一体的纤维状轻质耐火材料。其产品涉及各领域,广泛应用于各工业部门,是提高工业窑炉、加热装置等热设备热工性能,实现结构轻型化和节能的基础材料。 主要化学成份: SiO2: 45%-55% AL2O3: 40%-50% Fe2O3:0.8%-1.0% Na2O+K2O:0.2-0.5% 特点及用途: 具有低导热率,优良的热稳定性,化学稳定性,无腐蚀性.用该纤维生产的制动器衬片具有良好的耐高温性和分散性,适合各类混料机搅拌. 适用于有耐高温要求,热恢复性能好,制动噪音小的制动器衬片. 陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料,具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点,因而在机械、冶金、化工、石油、交通运输、船舶、电子及轻工业部门都得到了广泛的应用,在航空航天及原子能等尖端科学技术部门的应用亦日益增多.发展前景十分看好。陶瓷纤维在我国起步较晚,但一直保持着持续发展的势头,生产能力不断增加,并实现了产品系列化,我国已发展成为世界陶瓷纤维生产大国。 陶瓷纤维的现状及发展趋势 早在1941年,美国巴布考克·维尔考克斯公司就利用天然高岭土经电弧炉熔融后喷吹成了陶瓷纤维。20世纪40年代后期,美国有两家公司生产硅酸铝系纤维,并第1次将其用于航空工业。进入50年代,陶瓷纤维已正式投入工业化生产,到了60年代,已研制开发出多种陶瓷纤维制品,并开始用于工业窑炉的壁衬。1973年全球出现能源危机后,陶瓷纤维获得了迅速的发展,其中以硅酸铝系纤维发展最快,每年以10%~15%的速度增长。美国和加拿大是陶瓷纤维的生产大国,年产量达到了10万t左右,约占世界耐火纤维年总产量的1/3。欧洲的陶瓷纤维产量位于第三,年产量达到6万t左右。在年产30万t的陶瓷纤维中,各种制品的比例大致为:毯和纤维模块45%;真空成型板、毡及异形制品25%;散状纤维棉15%:纤维绳、布等织品6%;纤维不定形材料6%:纤维纸3%。 陶瓷纤维制品的应用领域主要是加工工业和热处理工业(工业窑炉、热处理设备及其它热工设备),其消耗量约占40%,其次是钢铁工业,其消耗量约占25%。国外在提高陶瓷纤维产量的同时,注意研制开发新品种,除1000型、1260型、1400型、1600型及混配纤维等典型陶瓷纤维制品外,近年来在熔体的化学组分中添加ZrO2、Cr2O3等成分,从而使陶瓷纤维制品的最高使用温度提高到1300℃。此外,有些生产企业还在熔体的化学组分中添加CaO、MgO等成分,研制开发成功多种新产品。如可溶性陶瓷纤维含62%~75%Al2O3的高强陶瓷纤维及耐高温陶瓷纺织纤维等。因此,目前在国外陶瓷纤维的应用带来了十分显著的经济效益,导致陶瓷纤维的应用范围日益扩大,一些主要工业发达国家的陶瓷纤维产量继续保持持续增长的发展势头,其中尤以玻璃态硅酸铝纤维的发展最为迅速。同时,随着陶瓷纤维应用范围的不断扩大,导致陶瓷纤维制品的生产结构随之发生重大改变.如陶瓷纤维毯(包括纤维块)的产量由过去占陶瓷纤维产量的70%下降至45%;陶瓷纤维深加工制品(如纤维绳、布等纤维制品)、纤维纸、纤维浇注料、可塑料、涂抹料等纤维不定形材料的产量大幅度增长,接近于陶瓷纤维产量的15%。陶瓷纤维新品种的开发生产和应用,大大促进了陶瓷纤维的应用技术和施工方
赵军等：梯度功能陶瓷圆球的抗热震性· 1 ·第36卷第1期 陶瓷纤维增强氧化硅气凝胶隔热复合材料的力学性能 高庆福，冯坚，张长瑞，冯军宗，武纬，姜勇刚 (国防科技大学航天与材料工程学院，陶瓷纤维复合材料国防科技重点实验室，长沙 410073) 摘要：将陶瓷纤维与氧化硅溶胶复合经超临界干燥得到陶瓷纤维增强氧化硅气凝胶隔热复合材料。研究了陶瓷纤维体积分数以及气凝胶密度对材料力学性能的影响，分析了纤维对气凝胶隔热复合材料的增强机制。结果表明：纤维与气凝胶复合后，气凝胶充分填充纤维之间的空隙，复合材料力学性能得到显著改善。气凝胶隔热复合材料的力学性能随纤维体积分数的增大先增后减，随气凝胶密度的增大则逐渐增大。当纤维体积分数为7.6%，气凝胶密度为0.202g/cm3时，材料抗拉强度、抗弯强度分别为1.44，1.31MPa，抗压强度可达0.59MPa(10%形变)、1.28MPa(25%形变)。 关键词：氧化硅气凝胶；隔热复合材料；陶瓷纤维；力学性能 中图分类号：TQ343；TU55 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2009)01–0001–05 MECHANICAL PROPERTIES OF CERAMIC FIBER-REINFORCED SILICA AEROGEL INSULATION COMPOSITES GAO Qingfu，FENG Jian，ZHANG Changrui，FENG Junzong，WU Wei，JIANG Yonggang (State Key Laboratory of Advanced Ceramic Fibers & Composites, College of Aerospace & Materials Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China) Abstract: High strength aerogel insulation composites were prepared by impregnating ceramic fiber with silica aerogel precursor and then dried in supercritical condition. Effects of some factors, such as the fiber volume fraction and aerogel density, on mechanical properties of the composites were investigated. The mechanism of enhancement in fiber-reinforced aerogel composites was discussed. The results show that ceramic fibers are dispersed uniformly within the aerogel precursor, and the open pores in the fiber matrices are eliminated substantially by the closely packed aerogels. The mechanical properties of aerogel composites are improved remarkably. The mechanical strengths of the composites increase first, and then decrease with the increasing of fiber volume fraction, while increase with the increasing of the density of aerogels. When the fiber volume fraction is 7.6% and the density of the aerogel is 0.202g/cm3, the tensile and bending strength are 1.44, 1.31MPa, the compressive strength is 0.59MPa (10% strain), or 1.28MPa (25% strain) , respectively. Key words: silica aerogel; insulation composite; ceramic fiber; mechanical properties 氧化硅气凝胶由于具有诸如三维纳米颗粒骨架(骨架颗粒2～5nm)、高比表面积(500～1200m2/g)、[1] 纳米级孔洞(约20nm)、[2] 低密度(0.003～0.250 g/cm3)[3]等特殊微观结构，能够有效抑制固态热传导和气体对流传热，具有优异的隔热特性，是目前公认热导率最低的固态材料[常温下约为0.013 W/(m·K)]。[4]由于气凝胶本身固有的力学性能差，如强度低，脆性大等，使氧化硅气凝胶在隔热领域的应用受到限制。 在不影响隔热效果的前提下，人们就如何提高气凝胶力学性能方面开展了一系列的工作并取得了一定成果。例如，采用短切纤维、[5–7] 碳颗粒或纳米管、[8–9] 环氧树脂、[10] 聚乙烯颗粒、[11] 硬硅酸钙、[12] 玻璃或陶瓷纤维等[13–14]作为增强相，与气凝胶复合得到气凝胶隔热复合材料，但其力学性能仍有待提高，特别是在某些特殊领域如航天航空等方面，其对隔热材料力学性能的要求更高。通过复合技术对气凝胶进行增强、增韧，研制具有实用 收稿日期：2008–03–20。修改稿收到日期：2008–09–21。基金项目：国防科技重点实验室基金资助项目。 第一作者：高庆福(1981—)，男，博士研究生。 通讯作者：张长瑞(1955—)，男，教授。Received date:2008–03–20. Approved date: 2008–09–21. First author: GAO Qingfu (1981–), male, postgraduate student for doctor degree. E-mail: nudtgqf@https://www.doczj.com/doc/ed5731017.html, Correspondent author: ZHANG Changrui (1955–), male, professor. E-mail: crzhang@https://www.doczj.com/doc/ed5731017.html, 第37卷第1期2009年1月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 37，No. 1 January，2009