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元琛科技揭秘高性能纤维之陶瓷纤维“小秘密”高性能纤维之陶瓷纤维简介

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陶瓷纤维作为一种新型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、比热容小及耐机械震动等优点,直径一般为2~5μm,长度多为30~250mm,纤维表面光滑,其结构特点是堆积气孔率高(一般大于90%),而且气孔孔径和比表面积大。


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从成分来看,陶瓷纤维的主要成分为Al203和SiO2,一般根据Al203 的含量,可分为硅酸铝纤维和氧化铝纤维两大类,其中硅酸铝纤维又分标准型、高纯型和高铝型。硅酸铝纤维是将原料熔融后用喷吹法或甩丝法而制取的散状短纤维,而氧化铝纤维是将原料制成溶液后经纺丝而成的连续长丝纤维。

一、陶瓷纤维的性能优势

体积密度低:陶瓷纤维比轻质隔热砖炉衬轻75%以上,比轻质浇注料炉衬轻90%-95%。采用陶瓷纤维炉衬可大大减轻窑炉的钢结构负荷,延长炉体使用寿命。

热容量低:陶瓷纤维的热容量仅为轻质耐热衬里和轻质浇注料衬里的1/10左右,低热容量意味着窑炉在往复操作中吸收的热量少,同时升温的速度加快,大大减少了炉温操作控制中的能源损耗量,尤其对加热炉的启炉、停炉起到非常显著的节能效果。

化学性能好:陶瓷纤维属中性偏酸材料,除与强酸碱反应外,不被其他弱酸、碱、水、油、蒸汽侵蚀,与铅、铝、铜不浸润。

低导热率:导热系数约为轻质粘土砖的1/8,为轻质耐热衬里(浇注料)的1/10,绝热效果十分显著。

隔音效果好:陶瓷纤维能降低频率小于1000赫兹的高频噪声,对小于3000赫兹的声波,隔音能力优于常用隔音材料,能降低噪声污染。

二、陶瓷纤维的制备工艺:




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三、陶瓷纤维的应用领域:

绝热保温材料:陶瓷纤维耐高温特性良好,其可承受1500℃高温;陶瓷纤维还具有良好的隔热功能,主要是由陶瓷纤维的混合结构(即固态纤维和空气组成)决定的。因此陶瓷纤维可以很好地将耐火材料韧性差的问题解决。陶瓷纤维的绝热保温性能使陶瓷纤维制品在工业炉炉壁和建筑材料上得到广泛使用。


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高温过滤材料:陶瓷纤维的比表面积大,由其制备的过滤材料过滤纯度高,陶瓷纤维同时在热稳定性、化学稳定性和抗热震性方面表现出更优异的性能。因此陶瓷纤维在环境领域,如空气净化、污水处理、烟气过滤等方面应用广泛。

吸声隔音材料:陶瓷纤维材料具有良好的吸声隔音效果,主要是由于当声波传到材料内部时,声波与纤维孔隙内存在的空气产生粘滞作用,同时声波还将与纤维间产生摩擦阻力,因而损耗的部分声能转化形成热能。另外,纤维孔隙内的空气在被压缩时产生热传导,热传导也会使声能耗损,从而将传入的声波吸收。因此陶瓷纤维材料具有良好的吸声隔音效果,使其在建筑、交通等领域得到广泛应用。



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催化剂载体材料:陶瓷纤维具有比表面积大,孔隙率高,催化效果佳等优势,当负载催化剂的陶瓷纤维使用在控制扩散反应中时,由于其扩散阻力小因而得到良好的催化效果,因此陶瓷纤维作为催化剂在催化领域存在巨大应用潜力。

增强增韧材料:陶瓷材料韧性差的劣势众所周知,因而陶瓷纤维是增韧陶瓷材料最有效的方法。应用较多的陶瓷纤维有:Al2O3长纤维,SiC长纤维等。同时陶瓷纤维在金属材料增韧上也可应用。新型功能性材料:陶瓷纤维由于拥有众多优点,因此在新型高温超导材料,新型功能材料,如远红外纤维,导电纤维等方向得到广泛应用。



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