纳米氧化铝范文
时间：2023-04-02 11:29:14
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篇1
关键词：高岭土;纳米氧化铝技术;碱熔法;酸溶法;岭土资源 文献标识码：A
中图分类号：TB383 文章编号：1009-2374（2016）04-0069-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.04.035
传统的纳米氧化铝制备方法包括液相法、气相法、固相法，这些方法的制备成本比较高，而以高岭土作为原材料来制备纳米氧化铝，不仅可以提取大量的白炭黑，还可以提高高岭土资源利用率，实现高岭土深加工，具有良好的经济效益。当前，高岭土制备纳米氧化铝技术在细度、纯度等方面还需要进一步改进，通过分析其工艺技术参数，加快对高岭土制备纳米氧化铝技术的研究。
1 高岭土结构特征
高岭土质软、白度高，具有良好的电绝缘性、粘结性和可塑性，很容易分散悬浮在水面上，并且具有较高的耐火性、阳离子交换量低、抗酸溶性好等理化性质，被广泛地应用在国防、医药、涂料、化工、橡胶、陶瓷、造纸等行业中，还应用在宇宙飞船和航天飞机的耐高温瓷器件中。高岭土主要由叠片状、管状、微小片状，粒径小于2μm埃洛石、珍珠石、地开石、高岭石等簇矿物，结构式为Al4[Si4O10]（OH）S，多水高岭石和高岭石是主要的矿物成分，并且高岭土中包含微量的MgO、CaO、Na2O、K2O，少量的TiO2、Fe2O3，大量的SiO2、Al2O3等。通过分析高岭土的矿物晶体结构，这种晶体主要呈六方片状，由铝氧八面体、SiO2六方网层、SiO4四面体通过（Si2O2）n的阳离子和[AlO（OH）2]面按照1∶1顶角连接方式组成层状结构，氢键连接层间，无水分子和离子。
2 纳米氧化铝特性
纳米氧化铝粉粒径尺寸处于1～100nm，其不仅具有纳米效应，而且具有较强的化学活性和光吸收能力，颗粒间结合力较大、熔点低、表面张力大、表面积大，在一定条件下很容易发生化学反应，在低温状态下不具有热绝缘性。同时，纳米氧化铝内部含有多种晶型，纳米氧化铝的晶型不同，其特点也不同，例如，α-Al2O3可用于制备高机械强度、高韧性、高硬度、高强度的陶瓷件，如磨料、模具、切削工具等;β-Al2O3可具有良好的离子导电性，在电池制备中应用了大量的β-Al2O3烧结体;γ-Al2O3的活性高、比表面积大，被广泛用作加氢脱硫和加氢催化剂、石油炼制催化剂、汽车尾气催化剂等。纳米氧化铝液相传质需要的能量较小，烧结温度相对较低，这使得纳米氧化铝烧结制品的气孔率较低，可用于制备激光窗口、高压钠灯管、透明陶瓷等。
3 高岭土制备氧化铝工艺
高岭土中含有大量的二氧化硅、氧化铝等化学成分，使用高岭土来制备氧化铝，首先分离高龄土中的铝和硅，形成二氧化硅、硅化物或者铝盐，分离过程中铝氧键、硅氧键、氢键断裂，铝离子、氧离子、硅离子之间组合形成新键，整个高岭土结构被破坏。结合硅、铝分离过程中使用的不同反应剂，可以分为碱熔法和酸熔法。
3.1 碱熔法
碱熔法也称为拜耳法，主要用于制备工业化氧化铝，这种方法必须使用铝硅比例较高的高岭土。在高温条件下，碱和高岭土发生反应，碱和氧化铝生产铝酸钠，雨水浸泡以后可以得到铝酸钠浆液，通过物理分离方法，可以将高岭土中的氧化铝成分溶出，其中大部分硅、钛和铁和碱发生反应形成难溶性化合物，从浆液中沉淀下来。碱熔法制备氧化铝主要是利用铝酸钠溶液酸化，制备过程中得到溶胶或者沉淀，经过煅烧、干燥、洗涤等工序得到氧化铝。在运用这种方法时，凝胶和沉淀物的煅烧条件、干燥洗涤方法、胶溶剂选择、酸化添加量、杂质成分、铝酸钠溶液浓度等直接影响着氧化铝的性能。
3.2 酸熔法
酸熔法是指在高温条件下高岭土和活性强的酸性氧化物、有机酸或者无机酸发生反应，在H+作用下，高岭土中的铝氧键、硅氧键发生断裂，和其他离子组成新键，生产二氧化硅和可溶性盐。随着精细陶制备对于高岭土质量的要求越来越高，碱熔性方法制备的氧化铝含有大量的钠离子，影响了高纯度氧化铝生成，而通过酸溶性方法制备氧化铝，其钠离子含量明显降低，虽然成本相对较高，操作工艺更加复杂，但是低钠酸法氧化铝具有更广泛的市场前景。
4 高岭土制备纳米氧化铝存在的问题
以含铝量较大的高岭土为原材料制备纳米氧化铝，主要经过两个步骤：第一，使用碱或者酸和高岭土中的硅、铝等化学成分发生反应生产不可溶性物质和可溶性物质，将铝和硅分离;第二，以铝、硅分离得到的可溶性碱式盐或者酸式盐为原材料，运用纳米技术，最终制备纳米氧化铝。但是，当前高岭土制备纳米氧化铝主要以下两个问题：第一，高岭土中的杂质矿物质较多，其品质受到影响，加大了浸出液提纯难度;第二，普通碱熔或者酸溶条件下，高岭土残渣中的氧化铝含量非常高，铝浸出率较低，这就导致高岭土中铝含量远远高于浸取液中铝含量，使得高岭土制备纳米氧化铝成本较高。当前，我国专家学者长期分析和研究对高岭土进行无机酸处理，然后再制备纳米氧化铝，但是仍然存在一些问题，盐酸是一种常用的高酸度、低腐蚀性的无机酸，但是在酸浸反应过程中大量盐酸挥发，难以保证盐酸浓度，并且酸浸过程中高浓度酸消耗量较大，使得铝盐中含有大量游离酸，煅烧过程中产生大量有害气体，一方面对自然环境产生严重污染，另一方面操作过程中容易自燃，不能用于工业化生产。
5 高岭土制备纳米氧化铝技术
5.1 粉体制备
本文以提纯后铝盐溶液作为原材料，制备纳米氧化铝，分析和研究各项工艺参数对纳米氧化铝性能的影响。以碳酸氢铵和铝酸钠溶液为原料，通过碳酸铝铵热解法和勃姆石凝胶法，碳酸铝铵热解法是一种常见的沉淀法，向铝酸钠溶液中添加适量的HCl，生成AlCl3溶液，添加碳酸氢铵溶液，产生碳酸铝铵沉淀，经过洗涤、干燥、煅烧等工艺后，产生纳米氧化铝。勃姆石凝胶法是在铝酸钠溶解中添加碳酸氢铵，使AlO2发生水解，生成Al（OH）3沉淀，然后添加适量的稀硝酸，生成AlOOH溶胶，然后经过脱水得到凝胶，再通过干燥、老化、洗涤等工艺得到勃姆石干凝胶，粉碎煅烧以后得到纳米氧化铝。
5.2 性能表征
由MAX-IIIC全自动X射线衍射仪（管电流为30mA，管电压为40kV，λ=1.5433）获得纳米氧化铝的X-Ray衍射花样，由FT-IR5700NICOLET智能型傅里叶红外光谱仪得到不同温度下三氧化二铝的FT-IR花样和前驱体，由H-600型电子显微镜观测纳米氧化铝的颗粒尺寸和形貌。
5.3 结果分析和讨论
5.3.1 煅烧温度对氧化铝浸取率的影响。高岭土经过煅烧后，其内部组织结构发生变化，可以增大高岭土活化能，加快氧化铝酸溶。高岭土晶态结构随着煅烧温度不断升高转化为非晶态结构，对摩尔比、酸浸时间、酸浸温度进行正交试验，最佳的制备工艺参数为：摩尔比为1/7，酸浸时间3h，酸浸温度100℃。根据试验数据，计算氧化铝浸取率，氧化铝浸取率和煅烧温度之间的关系图，如图1所示。从图1可以看出在其他条件不变时，氧化铝浸取率在700℃时达到最高。
5.3.2 分散剂对纳米氧化铝粉体和干凝胶的影响。在酸浸中添加合适分散剂有助于缓解氧化铝粉体团聚，实验研究了采用氨水为滴定剂，PEG-6000、六偏磷酸钠对纳米氧化铝粉体的影响。在800℃高温环境下煅烧后三氧化二铝粉体主要呈现针状，采用六偏磷酸钠为分散剂制备的纳米氧化铝粉体发生严重的团聚现象，粒径约Φ8nm80nm;采用PEG-6000为分散剂制备的纳米氧化铝粉体具有良好的分散性，粒径约Φ5nm55nm。
5.3.3 沉淀剂对纳米氧化铝粉体形貌的影响。采用碳酸氢铵和氨水作为沉淀剂，观察凝胶生成状况，经过实验验证，在纳米氧化铝粉体制备过程中添加氨水沉淀剂产生的干凝胶分散效果和粒径大小都远远比不上碳酸氢铵沉淀剂。氧化铝粉体经过煅烧后的形貌通过TEM进行分析，氨水滴定的纳米氧化铝粉体主要呈现针状，粒径约34～50nm，碳酸氢铵滴定的纳米氧化铝粉体主要呈现颗粒状，粒径约12～15nm，这是由于氢离子和碳酸氢根离子在滴定过程中发生反应，释放大量二氧化碳气体，加快了凝胶分散。
5.3.4 干凝胶煅烧温度对纳米氧化铝晶型的影响。煅烧过程中干凝胶受到高温影响，结构水、自由水和吸附水都消失，分解生成氧化铝。利用红外光谱仪进行观测，400℃以下低温环境下，前驱体还没有发生分解，3132cm-1位置出现自由水、吸附水的伸缩振动峰，1300cm-1位置Al（OH）3中羟基的吸收峰特征比较明显，逐渐转变为无定形体。随着煅烧温度不断升高，600℃～1000℃煅烧的纳米氧化铝粉体在3220cm-1、1370cm-1位置出现H-O特征峰。
6 结语
我国各个地区的高岭土资源非常丰富，在耐火材料、陶瓷、橡胶、化妆品、涂料、化工、造纸等行业应用广泛。当前，高岭土制备纳米氧化铝技术研究非常广泛，但是其在细度、纯度等方面还存在一些问题，在未来发展过程中应加大高岭土制备纳米氧化铝技术研究，仔细分析各种影响因素对纳米氧化铝加工制备的影响，推动这种工艺技术的快速发展。
参考文献
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1、概述
单晶涡轮叶片是高性能航空发动机研制的重要关键部件，使用性能要求高，制造难度大，被誉为“现代制造业皇冠上的明珠”。目前单晶叶片朝着单晶合金与高效冷却技术融合的方向发展，因此单晶叶片具有薄壁空心、内腔结构复杂等结构特点，要求陶瓷型芯应具有更好的高温性能。为适应这种需要，比硅基型芯具有更好高温性能的氧化铝陶瓷型芯在近些年得到迅速发展。与氧化硅基陶瓷型芯相比，氧化铝基陶瓷型芯化学稳定性、抗蠕变性能好，可保证内腔结构复杂的定向柱晶和单晶叶片的尺寸精度和合格率，并能降低叶片的制造成本，因此非常适合于使用温度大于1550℃内腔结构复杂的单晶叶片的浇注。
2、单晶叶片用氧化铝陶瓷型芯的发展
氧化铝陶瓷型芯以电熔刚玉作为基体材料，添加MgO、SiO2、TiO2及稀土氧化物作为矿化剂。由于电熔刚玉具有石英玻璃无法比拟的热强度和热稳定性，而且电熔刚玉在焙烧和使用过程中没有晶型转变，结构稳定，与电熔刚玉型壳具有相匹配的热膨胀率，因此氧化铝陶瓷型芯更适合于铸造单晶和共晶叶片。
欧洲某国家自20世纪70年代起就将氧化铝陶瓷型芯应用于生产单晶叶片，在氧化铝陶瓷型芯的研究和应用方面走在了世界前列[1]。目前氧化铝陶瓷型芯在该国家获得广泛应用。
我国氧化铝陶瓷型芯的研制起步于20世纪90年代后期，在此方面的研究均取得一些研究成果。进入21世纪后，国内各航空发动机制造公司也相继开展氧化铝陶瓷型芯的研究，并取得一定的技术突破。国内某研究院先后研究出型号为AC-1和AC-2的氧化铝基陶瓷型芯。其中AC-1型芯组成为：92%～99%的α-Al2O3，1%～8%的TC-1矿化剂，外加13%～18%的增塑剂。AC-1型芯已经应用于定向和单晶叶片的浇注。
国内某研究所制备了Al2O3/SiO2纳米复合陶瓷型芯。研究结果表明：SiO2加入纳米粉后，大大改善了材料的流动性，对陶瓷型芯的成型非常有利。这样，在同等条件下就能减少增塑剂的加入量，从而有利于陶瓷型芯综合性能的提高SiO2纳米粉的加入也改善了陶瓷型芯的烧结状态；加入SiO2纳米粉的陶瓷型芯的室温强度大幅度提高。
3、氧化铝陶瓷型芯的脱芯技术
氧化铝陶瓷型芯脱芯技术主要包括两个方面，一方面是型芯本身的脱芯性能，反映在其孔隙率的大小及强度的高低，其孔隙率越大，强度低一些，其脱芯性能也就越好；另一方面是脱芯的工艺方法，主要是脱芯设备。
在脱芯性能研究方面，西方某公司取得重大突破。其研制成功的复合型芯，即型芯外层具有坚实密集表面，而内部却具有蜂窝状多孔结构，型芯具有40%～60%的孔隙率，70Kg/cm2的机械强度，使其获得了良好的退让性及脱芯性能，从而能够有效地防止金属在凝固收缩过程中，因受型芯阻碍而在铸件内腔产生热裂纹，多孔的内部结构能使腐蚀液（KOH或NaOH溶液）较快地溶解型芯，从而达到脱出型芯的目的[5]。
氧化铝陶瓷型芯脱芯工艺方法有环保和非环保两种。非环保的方法为熔融氟盐法，氟离子的挥发对环境及人体都有非常大的危害保的方法为碱溶液脱除法，是氧化铝陶瓷型芯工程化应用重点发展的方向。但是由于氧化铝型芯的主要成分是刚玉，它在常压加热的条件下几乎不与强碱反应，因此很难脱除，需要在特殊条件下脱除。由于非环保脱芯受限制，环保脱芯困难，长久以来一直阻碍着此类型芯的应用。但是，目前由于单晶叶片研制与工程化的迫切需求，西方等航空发动机技术发达国家都不断加大氧化铝陶瓷型芯脱芯技术的研发力度，取得了长足的发展。如欧洲某国家已研制成功氧化铝陶瓷型芯的超高温高压强碱脱芯设备，4h～5h可将氧化铝型芯脱除，取得很好的脱芯效果，并已经取得工程化应用。西方等公司相继开发出高温高压喷射脱除氧化铝陶瓷型芯的专利技术。西方某公司的脱芯技术包括三个方面：一是把高压苛性碱液流引向型芯，将其软化或溶解。二是把高压苛性碱液体流定位在型芯的下面，将高压流以脉冲的方式向上冲向型芯，将型芯软化或溶解。三是可以用此高压流修整光亮铸件，将铸件型腔或表面的残渣清理掉。西方另一公司的脱芯技术为将叶片固定在喷射脱芯设备内，用高温高压苛性碱溶液对着型芯喷射。苛性碱溶为45%的KOH，温度为100～150℃，压力为400psi（约27个大气压）。
我国在氧化铝陶瓷型芯脱芯性能研究方面，处于一个相对较低的水平，某研究院研制的AC-2型氧化铝陶瓷型芯37%的孔隙率，与西方某公司研制的多孔氧化铝陶瓷型芯50%左右的孔隙率相比，具有较大差距，因此其脱芯比较困难。我们国家在脱芯设备方面也做了一些研究工作，并取得一定进展。某研究院研制的高温高压脱芯设备，其采用40%浓度的KOH溶液，加温260℃±5℃，加压（120～130）大气压，再配合高压水枪喷射叶片内腔，经多次脱芯，取得了可以接受的脱芯效果。
篇3
本发明涉及一种陶瓷基复合材料成形技术，综合了压注、注凝、浸渗的原理，用以制备形状复杂、结构组分密度均匀、高强度的陶瓷基复合材料坯体，再进行烧结即可获得高韧性陶瓷基复合材料制品。本发明提出的技术是一种创新的、制备高性能复杂形状纤维增强陶瓷基复合材料的低成本、近净尺寸的成形技术，与现有纤维增强陶瓷基复合材料成形制备技术相比，具有明显的优越性，成形时间短、生产效率高。
专利号：200810228400.2
氮化铝陶瓷材料及其制备方法
本发明公开了一种氮化铝陶瓷材料及其制备方法。该方法是在现有常用制备方法的原料中添加纳米氧化铝，再按照常规制备工艺进行制备。可通过直接添加纳米氧化铝或添加有机铝，如仲丁醇铝、异丙醇铝或乙酰丙酮铝，并借助有机铝的低温分解间接获得原位生长的纳米氧化铝。该方法可应用于干压成形和流延成形，采用常压或热压烧结等陶瓷制备工艺，可获得分散特性好、均匀混合的氮化铝和纳米氧化铝浆料，有利于提高物料的烧结活性、降低烧结温度，以及提高陶瓷基板的色泽一致性、平整度和粗糙度，降低生产成本，在氮化铝陶瓷生产领域具有广泛的应用。
专利号：200810224311.0
一种碳化硅陶瓷的制备方法
本发明公开了一种碳化硅陶瓷的制备方法，具体为：采用固相烧结法，将竹炭粉碎研磨后，与硅粉按质量比1:3混合，将硅碳混合物与酚醛树脂按质量体积比为1:1混合均匀；将混合物在140℃下预加热成形；在真空或者Ar气氛状态下，将温度升高到设定的最终烧结温度进行高温烧结；保持温度30min，冷却制得SiC陶瓷材料。本发明利用竹材生物结构通过高温烧结而得到的碳化物材料，竹材在绝氧条件下进行炭化得到具有竹材孔隙结构的炭骨架，以此作为陶瓷相渗入和反应的生物模板，通过金属或者无机非金属物质渗入、烧结反应，使得到的陶瓷不仅具有竹材的精细结构，而且增加了反应面积，提高了合成速度，具有一般陶瓷制备方法无法比拟的优点。
专利号：200810224957.9
精铸用自反应氧化铝基复合陶瓷型芯及其制备方法
本发明提供了精铸用自反应氧化铝基复合陶瓷型芯及其制备方法，该复合陶瓷型芯是由刚玉粉及原位合成的钛酸铝、二钛酸镁和莫来石组成，所述复合陶瓷型芯由下列重量配比的原料制成：不同粒度的刚玉粉70～85%、氧化镁粉0～2%、二氧化钛粉8～20%、蓝晶石粉6～10%，并加入占该四种原料总质量的1～3%的碳粉作为易溃散剂。所述方法将前述原料混合，干压成形后高温烧制而成。本发明氧化铝基体中添加其他原料，所制备的陶瓷型芯高温化学稳定性和热稳定性良好；热膨胀系数较低；烧结后收缩率小，室温和高温强度均满足精密铸造用陶瓷型芯的要求。
专利号：200810199121.8
一种高性能中低温烧结高压陶瓷电容器介质
一种高性能中低温烧结高压陶瓷电容器介质，涉及无机非金属材料技术领域，它采用常规的高压陶瓷电容器介质制备方法，利用电容器陶瓷的普通化学原料，制备得到无铅、无镉的无毒高性能中低温烧结(烧结温度为1100～1150℃)的高压高稳定陶瓷的电容器介质，该介质适合于制备单片陶瓷电容器和多层片式陶瓷电容器，能大大降低陶瓷电容器的成本，并且在制备和使用过程中不污染环境，其特征在于所述介质的配方包括(重量百分比)： BaTiO3 58～92%、SrTiO3 2～19%、CaZrO3 0.5～10%、Nb2O5 0.05～1%、Y2O3 0.03～1.0%、Co2O3 0.03～1.0%、Bi2Sn2O7 6～30%；其中BaTiO3、SrTiO3、CaZrO3分别是采用常规的化学原料以固相法合成。其耐压高，可达10kV/mm以上，介电常数为2200～3500，电容温度变化率小，符合X7R特性、Y5T和Y5U特性的要求，使用过程中性能稳定性好，安全性高，对环境无污染。
专利号：200810155056.9
一种用于降低电声转换器压电陶瓷烧结温度的添加物
篇4
关键词：聚吡咯 纳米线 AAO模板
中图分类号：O646
文献标识码：A
文章编号：1007-3973（2012）006-001-03
1 引言
自1977年Shirakawa, Heeger和Macdiarmid首次发现导电聚乙炔以来，导电聚合物领域的基础和应用研究引起了人们的广泛关注。相比无机半导体材料而言，导电聚合物具有能带可调、高机械柔韧性、稳定性和生物相容性高等优点。导电聚合物本身所具有的特点，可以很好地弥补无机材料的不足，广泛应用于电子和光电子等领域。在导电聚合物中，聚吡咯由于其单体（吡咯）易氧化、可溶于水、商业化生产等独特优势，成为人们研究的热点。
本文通过氧化铝模板辅助电化学沉积原位生长方法，成功制备了导电聚合物（聚吡咯）纳米线。通过扫描电子显微镜与透射电子显微镜观测聚吡咯纳米线形貌及尺寸，这种纳米线具有均匀的直径与长度，并且可以控制聚吡咯沉积过程中通过氧化铝模板的总电荷数量，来调控聚吡咯纳米线的沉积长度。更为重要的是，在微观纳米尺度上，我们采用独特的顶端接触的上电极构造方法，对单根聚吡咯纳米线的电学性能进行分析表征。结果表明，单根聚吡咯纳米线展示出半导体的特性，并且在酸和碱不同条件处理下，电化学性质发生改变，展现出酸碱响应活性。
2 实验部分
2.1 实验材料及实验仪器
高氯酸锂，吡咯，乙腈，氢氧化钠，盐酸，铂丝购于北京化工厂，分析纯。无机氧化铝多孔滤膜(AAO)购于英国 Whatman Ltd. (Anodisc13)，孔径200 nm。
使用场发射扫描电子显微镜（FESEM）HITACHI F-4800观察所制得PPy纳米线形貌及尺寸，加速电压15.0 kV。样品制备过程如下：使用6 M NaOH 溶解AAO模板，2 h 后取出样品，固定样品台上，并且样品表面离子溅射一层铂以防扫描电镜采图时发生放电现象。红外光谱测试使用Bruker TENSOR 27。样品制备过程如下：PPy纳米线与KBr按质量比1:100混合研磨，压片。I/V性能使用Keithley 4200 SCS数控电源在室温和暗室条件测得。我们试验中器件均为上电极构型。器件构筑在Sutter MPC-200探针微操作台上进行。具体方法如下：(1)将制备好聚吡咯纳米线超声均匀分散在水中；(2)用滴管吸取一滴聚吡咯纳米线的胶体溶液滴在SiO2基底上；(3)真空烘箱60℃干燥2 h后，在机械探针的帮助下降两片非常小的金膜分别贴在聚吡咯纳米线的两端构成电极。金膜和基底靠范德华力相互作用紧紧压在纳米线上。
2.2 聚吡咯纳米线的制备
聚吡咯(PPy)纳米线的制备步骤如图1所示。首先在三电极体系中，以铂为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，镀有导电层的氧化铝模板为工作电极的三电极体系中，采用阳极氧化的方法制备。具体方法：将镀有铂的AAO模板作为工作电极，以0.5 M 吡咯和0.1 M 高氯酸锂的乙腈溶液为电解液，在0.85 V的恒电位的条件下聚合3 h。聚吡咯被填充到AAO模板中，形成聚吡咯纳米线。
3 结果与讨论
图 2为AAO模板的扫描电镜图片。模板孔径大小均匀，孔径大约200 nm。模板截面的看出模板厚度可达60 %em表明，放大图片显示模板孔洞畅通，并且孔洞垂直于模板表面平行排列。
以AAO为模板，通过电化学沉积的方法，得到了聚吡咯纳米线。图3显示的是聚吡咯米线的扫描电子显微镜图像。 图3a和b分别显示溶解AAO模板后的聚吡咯纳米线阵列的横截面图和顶端俯视图。从图中可以看出，纳米线排列致密，均一，有序。图3c显示单根聚吡咯纳米线扫描电镜图像。从图中可以看出，聚吡咯纳米线沿长度方向具有均一的直径，长度在10 %em左右，直径在200-300 nm，这与AAO模板的孔径相一致。为了证实纳米线元素组成，我们对其进行了EDS能谱分析，图3d展示了单根聚吡咯纳米线EDS能谱分析的结果。在EDS能谱中，主要归属于碳元素和氮元素的特征峰，少量铂元素为在EDS测试前，防止采集图像发生放电现象，离子溅射在样品上少量铂金属。扫描电镜以及EDS能谱的结果说明：基于AAO模板的电化学沉积的方法，我们可以得到聚吡咯纳米线，并且纳米线排列规整，直径均一。
篇5
关键词 氧化铝陶瓷，Y2O3，晶粒尺寸，硬度
1前言
氧化铝是结构陶瓷中的典型材料，具有机械强度高p硬度高p耐腐蚀p耐磨损p电阻率大p热稳定性好等特性，能承受机械应力p腐蚀p高温p绝缘等条件苛刻的环境，广泛应用于电子p化工p机械等领域。氧化铝的主要用途包括：与粉碎有关的球磨p振动磨的磨球和内衬、研钵、粉碎机配件等；与工具和量规类相关的切削刀p卡规p轴承、平台p支座等；与滑动部件相关的机械密封p拉丝机部件p丝轨p钓具钩p造纸用滑板等；与化学设备相关的阀p塞子p流量剂p喷嘴p轴承等；以及与成形设备相关的挤压机p注射成形机喷嘴p汽缸等。另外还有喷砂嘴p喷雾嘴p高压钠灯发光管等。目前，对氧化铝陶瓷的研究工作已很广泛和深入，从75瓷到99瓷都有系统的研究，业已取得显著成果[1]。
氧化铝制品的性能因其化学组成和组织结构的不同而有很大变化。纯氧化铝陶瓷的烧结温度过高，导致晶粒异常生长，影响材料的力学性能。为降低烧结温度，通常在氧化铝瓷中加入烧结助剂，但加入量较少时，烧结温度仍然偏高；加入量过大时，虽可显著改善烧结性能，但材料力学性能却会出现较大幅度的下降[2]。在氧化铝中添加少量的稀土氧化物（如氧化钇p氧化镧p氧化镱p氧化铕等）不仅可以降低氧化铝的烧结温度，显著改善其烧结性能，还可以改善其显微结构，明显减小晶粒尺寸，抑制反常的晶粒长大，提高氧化铝瓷的力学性能。同时，材料的硬度也可在一定程度上得到提高。本文较系统地探讨了稀土Y2O3对氧化铝陶瓷的烧结性能、显微结构和硬度的影响。
2实验过程
2.1 原料及其处理
陶瓷粉末：α-Al2O3，中国铝业股份有限公司
烧结助剂：石英、滑石、CaCO3
稀土材料：氧化钇Y2O3，纯度99.999%，上海跃龙化工厂
经处理的氧化铝粉体平均粒径在1.2μm左右，粒径分布窄，见图1。
粘结剂：聚乙烯醇（PVA）
2.2 实验步骤
先在α-Al2O3中加入5%的烧结助剂，分成四份掺入不同量的Y2O3，编号如表1所示。原料采用干法球磨，料球比取1:10，球磨时间为6h。用聚乙烯醇（PVA）溶液作为粘结剂，手工造粒，过65目筛取筛下料。成形时，依次称取一定量的粉料，在FW-4A型压片机上，以20MPap15MPa和10MPa的压力成形，坯体尺寸为Φ30×5mm。坯体干燥后分别在1570℃p1600℃及1650℃下烧成，工艺流程见图2。
2.3 性能测试
（1） 硬度测试采用HBRV-187.5布洛维硬度计，山东莱州市试验机总厂
（2） 微观性能测试采用扫描电子显微镜，S-570，日本日立公司（Hitachi）
（3） 粒径测试采用OMEC LS800欧美克粒度测试仪器，欧美克科技有限公司
3结果与讨论
3.1 不同成形压力对氧化铝瓷硬度的影响
在相同温度（1570℃）及同样保温时间（1h）的前提下，采用不同压力成形的未掺Y2O3的A粉氧化铝陶瓷的硬度不同。较大的成形压力可使氧化铝瓷结构更致密，排出气孔，减少缺陷，提高粉末的结合强度和坯体的硬度。要降低烧结温度，又要使样品致密，硬度提高，增加粉体成形时的压力无疑是有效的方法。这可从两个方面来解释：（1）对于相同的粉体，素坯成形压力高时，颗粒间的接触点较多，在相同的烧结条件下，由于物质的迁移通道多，致密化的速率得以提高，硬度增大；（2）外压越大，素坯中的气孔越小[3]。一般来说，成形压力愈大，颗粒间接触紧密，对硬度愈有利。但若压力过大使粉料超过塑性变形限度，就会发生脆性断裂。由不同成形压力下氧化铝陶瓷硬度的平均值所绘出的曲线（图3）可知，随着成形压力的增大，从10MPap15MPa到20MPa，A粉氧化铝瓷的硬度不断提高。
3.2 Y3+对氧化铝陶瓷硬度的影响
Y2O3的添加对氧化铝陶瓷硬度的影响很大。掺杂钇离子不仅可以提高氧化铝陶瓷的强度，改善其力学性能，还可以明显增大氧化铝陶瓷的硬度。因为钇离子的添加细化了氧化铝晶粒，减少了气孔p裂纹等缺陷，使其结合更紧密，密度增大，从而显著提高了氧化铝陶瓷的硬度。在1600℃保温2h，压力20MPa条件下添加微量Y2O3时，氧化铝瓷的硬度随着Y2O3掺杂量的增加稍有增大，如表2所示。
由表2可知，掺Y2O3的氧化铝陶瓷的硬度比未掺杂的要大得多，随着Y2O3含量的增加，氧化铝陶瓷的硬度也在一定程度上有所增大，但并不显著，这主要是因为增加百分之零点几Y2O3含量对整个氧化铝陶瓷来说是很小的，而且Y3+分布的不均匀性及材料本身的缺陷也对其硬度有一定的影响，所以增大效果并不明显。
3.3 不同烧成温度与保温时间对氧化铝硬度的影响
从某种意义上来说，烧成温度及保温时间也对氧化铝陶瓷的硬度有着或大或小的影响。一般而言，烧成温度越高，保温时间越长，则氧化铝陶瓷的硬度越大，但实验结果却与理论有些许出入。在1570℃下保温1h，压力20MPa的条件下重新实验，得到表3的数据，比较表2和表3中的两组数据可知，虽然表3的烧结温度低于表2，保温时间也比表2的短，但当Y2O3的含量分别为0和1%时，表3中氧化铝陶瓷的硬度却比表2中的要大。其可能的原因有多种，一种是当Y2O3含量偏低或偏高时，烧结温度和保温时间的变化对氧化铝陶瓷的硬度产生了反作用；另一种则是由于氧化铝陶瓷本身的缺陷以及实验步骤或测试过程中出现的仪器误差和人为误差所导致的实验结果不精确。
3.4 Y3+对氧化铝陶瓷烧结致密度的影响
实验发现，稀土氧化物Y2O3的加入显著提高了氧化铝陶瓷的致密度，Y2O3掺量在0.5%时氧化铝陶瓷的相对密度达98.9%以上。稀土氧化物由于其性能上的特殊性，是良好的表面活性物质，可改善Al2O3复合材料的润湿性能，降低陶瓷材料的熔点。加入材料中的稀土氧化物可促进Al2O3与SiO2、CaO等的化学反应，易于形成低熔点液相，加上颗粒之间的毛细作用，促使颗粒间的物质向孔隙处填充，使材料孔隙率降低，致密度提高[2]。
由图4可知，随着烧结温度的适当提高，氧化铝的致密度也有所改善，其密度从3.87g/cm3增加到3.90g/cm3。掺杂适量Y2O3以后，不仅可以降低氧化铝陶瓷的烧结温度，还能较好地提高其致密度。
3.5 Y3+对氧化铝陶瓷显微结构的影响
在1600℃保温2h时，氧化铝陶瓷的显微结构与Y2O3的掺杂量密切相关，随着Y2O3含量的增加，氧化铝瓷的晶粒尺寸会不断减小，气孔p裂纹等缺陷也会减少，其显微结构更致密（图5）。在掺入1% Y2O3的氧化铝陶瓷的SEM显微照片中可以清楚地看到：晶粒边界处的钇离子抑制了未掺杂氧化铝中的反常晶粒长大（图5d）。其主要原因是，未加Y2O3的95氧化铝陶瓷，颗粒尺寸较大，由于其烧成温度较高（1600℃），铝离子在液相中的迁移速率较快，从而导致氧化铝晶粒生长速率较快，晶粒尺寸较大。
钇离子的半径相对铝离子要大得多，难以与氧化铝形成固溶体，Loudjani等[5]报道Y2O3在多晶Al2O3中的固溶度仅为300×10-6，因此稀土主要存在于氧化铝陶瓷的晶界上，降低了Al2O3晶界迁移速率，抑制晶粒长大，形成致密的显微结构[6～7]，稀土氧化物Y2O3的添加使氧化铝晶粒尺寸较均匀，抑制了晶粒的异常生长，小颗粒紧密填充在大颗粒之间，颗粒之间紧密性好、气孔率小，晶体具有较高的致密度[2]。
氧化铝陶瓷的显微结构在一定程度上受保温时间的影响。由实验以及性能分析测试结果可知，对未掺杂稀土材料Y2O3的氧化铝瓷而言，保温时间越长，其晶粒尺寸越大（图6）；然而，对掺了Y2O3的氧化铝陶瓷而言，即使保温时间增加，晶粒的长大也受到了抑制，晶粒尺寸明显比未掺杂的小（图7）。
4结论
（1） 在1600℃保温2h烧成条件下，Y2O3掺量为0.5%时，氧化铝陶瓷的密度可达到3.90g/cm3以上，材料具有较高的致密性；
（2） 稀土材料Y2O3的添加可以明显减小氧化铝陶瓷的晶粒尺寸，改善其显微结构。此外，烧结温度和保温时间也会对氧化铝陶瓷的显微结构有一定影响；
（3） 在氧化铝陶瓷中Y2O3的添加对其硬度的影响很大。掺入Y2O3的氧化铝陶瓷其硬度比未掺杂的要大得多。但随着Y2O3掺杂量的增加氧化铝陶瓷硬度的增大并不显著。此外，成形压力、烧结温度和保温时间也会在一定程度上影响氧化铝陶瓷的硬度。
参考文献
1 蔡晓峰.氧化铝陶瓷的低温烧结技术[J].佛山陶瓷，2003，11:1
2 姚义俊，丘 泰，焦宝祥等.稀土氧化物对氧化铝瓷性能的影响[J].真空电子技术陶瓷-金属封接技术进步和应用专辑，2004，4:28～30
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4 黄良钊.含钇氧化铝陶瓷的制备及性能研究[J].长春光学精密机械学院学报，1999，22（1）:6
5 Loudjani M K,Huntz A M.J Mater Sci[J].1993,28（23）:64～66
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大部分高分子材料在空气中都是可燃的，所以存在一定的火灾隐患，尤其是用于人员流量较大的公共场所的高分子材料，一旦发生火灾将会给人们的生命财产安全带来巨大的损失。频频发生的重大火灾事故也督促着我们加快阻燃材料的研究，以在灾难发生时为更多的生命争取时间。
1常见阻燃填料的分类
在高分子材料中添加的起阻燃作用的物质也称为阻燃助剂。任何物质燃烧都需要三个条件，即可燃物、氧气(空气)和点火源(热量)。根据阻燃方式可将阻燃剂分为膨胀型阻燃剂和非膨胀型阻燃剂。膨胀型阻燃助剂不是单纯的一种物质，而是几种不同物质相互匹配，协同作用达到阻燃的效果，包括成炭剂、成炭催化剂和发泡剂。其中发泡剂在材料受热时能分解出不燃性气体(水蒸气、氨气、CO2等)使涂层膨胀发泡，常用的发泡剂有三聚氰胺、氯化联苯、氯化石蜡等。成炭剂是在涂层发泡后，使其形成碳化层的物质，一般是含高碳的有机化合物，如淀粉、改性纤维素、季戊四醇等。成炭催化剂在高温或火焰的作用下分解出酸性物质，促使成炭剂失水碳化。常用的成炭催化剂有聚磷酸铵、硫酸铵、磷酸铵、三聚氰胺、三(二溴丙基)磷酸酯、三氯乙基磷酸酯、磷酸二氢胺、磷酸氢二铵等。3种物质需搭配合理才能取得良好的阻燃效果。实际研究应用中常见的搭配是聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇的组合[1-3]。非膨胀型阻燃助剂常用的有含磷和卤素的有机化合物(如氯化石蜡、十溴联苯醚、磷酸三甲苯酯和β-三氯乙烯磷酸酯等)以及三氧化二锑、硼酸纳、氢氧化铝等无机类阻燃剂。在实际应用中某一种阻燃剂可以起到阻燃的效果，但不会太显著，因此一般会选择几种不同的阻燃剂搭配使用，效果会更好。杨保平等[4]以SBR、丙烯酸单体和苯乙烯合成的丙烯酸接枝SBR树脂为成膜物质，以Sb2O3、氯化石蜡、氢氧化铝和硼酸锌作为阻燃剂制备了符合要求的超薄型钢结构防火涂料。蒋浩等[5]以红磷和氢氧化铝为阻燃剂制备了有机硅改性的环氧阻燃涂料，结果表明：有机硅改性环氧阻燃涂料的热稳定性能良好。根据阻燃剂所含元素的不同可以将其分为无机阻燃剂、溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、氯系阻燃剂、氮系阻燃剂和其他阻燃剂。溴系阻燃剂和氯系阻燃剂是卤属阻燃剂，目前应用比较广泛，其生产工艺成熟，性价比较高，同时具有良好的阻燃效果，作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。但由于其在阻燃过程中会释放对环境和人体有害的气体，应用逐渐受到限制[6]。磷系阻燃剂包括无机物红磷[5]、磷酸氢二铵[7]等和有机物磷酸酯、聚磷酸酯等。无机阻燃剂是使用最多的一类阻燃剂，大部分无机阻燃剂具有自身难燃的优势，并且在温度升高时融化吸热。除了上述提到的无机阻燃剂外，还有很多无机物具有优异的阻燃效果，如氢氧化镁、碳酸钙、碳酸镁等[8]无机矿物，蒙脱土、高岭土等陶土[9-11]，以及云母和石墨粉[12]等。
2新型阻燃填料
随着各行各业对高分子材料需求标准的不断提高，对新型高效的阻燃剂的研究也成为了阻燃材料研究的一个重要方面。XinLi等[13]用水热合成法通过异丙醇铝和碳酸氢钠的反应制备了NaAl(OH)2CO3晶须，将其应用到乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物中时，聚合物表现出了优异的阻燃性能。BaoxianDu[14]等做了一系列实验，比较了几种纳米阻燃填料对聚丙烯阻燃性能的影响，包括有机蒙脱土、层状双金属氢氧化物、多面体低聚硅倍半氧烷和碳纳米管。通过TG和锥形量热仪测试，发现不同的纳米填料在阻燃过程中发挥不同的作用，加入有机蒙脱土的聚丙烯的阻燃性能最好。
3阻燃填料的应用
阻燃剂种类和性能的多样性，使得制造各种各样的阻燃高分子材料成为了可能。Siska.Hamdani等[15]制备了3组以钙和铝元素物质为阻燃剂的硅复合电缆材料：非水合填料，如碳酸钙；可释放水的填料，如氢氧化钙、氢氧化铝、勃姆石；羟基官能化的填料，如氧化铝、云母。JohanLindholm等[16]以几组不同的阻燃剂加到聚氨酯中制备了聚氨酯阻燃胶黏剂：五水合偏硅酸钠，碳酸钾和硅胶的混合物，碳酸氢钠，一水合草酸钙，锌、氯化镁、钾、氯化铝和氢氧化镁的混合物，聚磷酸铵，钠和钾的磷酸盐。热重分析结果表明：偏硅酸钠的水合物在样品表面形成了一层硅酸钠的保护层，显著延长了燃烧需要的时间。另外，加入聚磷酸铵的样品具有最低的燃烧热释放速率。SonglinWang等[17]通过共沉淀的方法制备了Mg-Al-CO3LDH，并将它作为阻燃纸张的填料。Mg-Al-CO3LDH的结晶性和粒度以及阻燃纸张的各项性能通过XRD、FT-IR、TEM、TG-DTA、SEM等测试研究获得。测试结果表明：Mg-Al-CO3LDH是具有高正电荷密度的六角层状纳米粒子，具备完美的晶体结构。阻燃纸张的氧指数在填料含量为20%时高于25%。Chuen-ShiiChou等[12]制备了膨胀型阻燃涂料，除加入了传统阻燃涂料所必需的阻燃剂外还添加了季戊四醇作为碳源。实验中分别使用了3种阻燃剂，分别是人工石墨粉、云母和石墨。阻燃测试结果表明：加入碳源的阻燃涂料与传统阻燃涂料相比，阻燃效果明显提高。
保温隔热填料
随着煤、石油和天然气类化石燃料储存量的日渐减少和能源消耗量的日益增加，能源短缺问题成为一个不容忽视、亟待解决的难题。下面主要介绍用于建筑材料保温隔热填料。建筑物在使用期间，采暖、空调、通风、热水供应等方面消耗了大量的能源，这些能源约占人类总能源消耗的30%～40%。我国能源利用率全国平均仅为30%左右，而工业发达国家能源利用率已达70%以上，在热能损失中因保温不良造成的损失占很大比例[18]。为了保持建筑物内部温度、减少空调能源的消耗，响应对建筑节能提出的要求，近年来国内外在保温涂料的保温机理和产品开发方面做了大量的研究工作。外墙保温涂料主要分两大类，一类是厚层外保温系统，利用降低热传递的阻隔原理，例如胶粉聚苯颗粒保温，无机玻化微珠保温等，效果明显；另一类是薄层涂料，利用减少太阳光吸收的原理减少热能的侵入，太阳辐射热易通过向阳面，特别是东、西向窗户和外墙以及屋面进入室内，从而造成室内过热，因此这些部位也是建筑物夏季隔热的关键部位。外墙保温涂料系统由粘结胶浆、保温板、抹面胶浆、玻璃网格布、装饰面层等多种材料组成，能起到良好保温隔热、抗裂耐候、透气节能及装饰作用的新型建筑物外墙外保温装饰系统已成为现今最经济有效的节能解决方案之一。
1常见保温隔热填料的分类
根据保温隔热机理的不同可将建筑用保温隔热填料分为阻隔型、反射型和辐射型3类，其绝热机理不同，应用场合和所得到的效果也不同[19]。目前国内生产和使用最为广泛的保温建筑涂料使用的是阻隔型保温填料，其保温机理是利用导热性能较差的材料添加入涂料中，降低涂料整体的导热性。尤其是复合硅酸盐类保温涂料，是以多种含铝、镁的硅酸盐非金属矿物纤维为原料，掺杂一定数量的辅料和填充剂，并加入化学添加剂制成的，典型产品主要由海泡石、蛀石、珍珠岩粉等无机隔热骨料、无机及有机黏结剂及引气剂等助剂组成[20]。另一类保温隔热填料为反射型填料，由于添加的填料对太阳光有反射作用，由其制成的反射太阳热型绝热涂料能够有效降低炎热地区夏季墙面的温度，其应用已引起众多学者的关注并对其进行研究。空心玻璃微珠是目前反射型保温隔热填料中最主要的功能性填料，它是20世纪60年展起来的一种微粒材料，由钠硼硅酸盐材料经特殊工艺制成薄壁、封闭的微小球体，球体内部包裹一定量的气体，具有低密度、低导热、低吸油率、耐高温、电绝缘强度高、热稳定性好、耐腐蚀、粒径及化学组成可控等优点[21-22]。第3类为辐射型填料，以红外辐射为代表，其隔热原理是通过将吸收到的太阳光能转为热能，再将热能以红外辐射的方式向外扩散。因此，由其制成的涂料具有降温的作用。研究表明多种金属氧化物(如Fe203、MnO2、CO2O3、CuO等)掺杂形成的具有反型尖晶石结构的物质具有热发射率高的特点[23]，因而广泛用作隔热节能涂料的填料。利用多种隔热机理的综合作用制备的复合型保温涂料，可充分发挥各方面的优势，使其具有更好的保温效果。
2新型保温隔热填料
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，尺寸在1~100nm之间，是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒(纳米级)后，显示出许多奇异的特性，包括光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质。有学者研究了一些纳米无机填料，掺杂在成膜物中可制备出透明隔热涂层，用于建筑物窗户玻璃的透光隔热，效果显著。这类纳米无机填料主要是纳米氧化锡锑和纳米氧化铟锡等。对于纳米隔热填料的隔热机理，钟树良等[24]认为，太阳光的入射频率高于涂膜中纳米粒子的振动频率时会引起振动粒子的高反射，从而对红外波段能量起反射阻隔作用。罗为等[25]认为，其隔热性能源于分散在其中的纳米ATO对太阳辐射的吸收，而非反射。
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[关键词]氢氧化镁 制备 应用前景
[中图分类号]O69[文献标识码]A[文章编号]1009-5349(2010)04-0121-01
一、前言
随着高分子合成材料的广泛应用,其可燃、易燃性逐渐引起人们的注意。为了消除塑料等合成材料的火灾隐患,人们将目光投向了阻燃剂和阻燃材料。传统的阻燃材料多为卤素和卤一锑系阻燃剂,然而卤系等阻燃剂面临着很大的环保压力。随着环保意识的深入人心,由于新型无卤阻燃剂的环境友好,因而逐渐成为了阻燃剂研究领域的热点。氢氧化镁具有很强缓冲性能,以及无腐蚀、无毒、无害,是一种集阻燃、消烟、降温性能于一体的新型阻燃剂。
二、氢氧化镁阻燃剂的制备方法
氢氧化镁的制备方法主要有物理法和化学法两大类。物理法是指使用天然水镁石,通过对其研磨得到。化学法是指通过化学反映的方法,通过溶液发生沉淀而得到。常见的化学法有:(1)氢氧化钙法。这种方法是指以卤水或其他可溶性镁盐为原料,使之与石灰乳发生反应,从而得到Mg(OH)2沉淀剂的方法。这种方法的优点在于,原材料廉价,原料比较容易得到,工业价值高;缺点在于此原料粒度很小,很难过滤,并且还容易吸附到铁,钙之类的杂质离子上,产品纯度很低,用途狭窄,常用于制造氧化镁耐火材料的中间体,制备高纯度氢氧化镁一般不采用这种方法。(2)氨法。这种方法的原材料与氢氧化钙法基本相同,但是以氨水做沉淀剂的方法。这种方法得到的氢氧化镁产品纯度相对较高,但其产物的粒径分布一般较宽,而且反应比较容易控制。但是由于氨水的挥发性比较强,操作环境比较恶劣,因而环保问题十分突出。(3)可以用卤水或者其他可溶性镁盐与氢氧化钠反应制得氢氧化镁。这种方法的优点在于,操作简单,产品的形貌、结构、粒径以及纯度都比较容易控制,附加值较大。缺点在于NaOH是强碱,如果条件不当,会使生成的氢氧化镁粒径偏小,产品的性能不好控制,粒度较小,且用这种方法得到的氢氧化镁的纯度相对于氨水法要低。 用以上化学方法制备氢氧化镁时,应考虑颗粒粒度不均匀、团聚问题和过滤性能差等方面的问题。
三、氢氧化镁阻燃剂的应用前景
目前,阻燃剂的种类众多。就用量来说,欧洲目前用量最大的是无机系阻燃剂,亚洲、美国、日本为溴系阻燃剂。由于溴系阻燃剂存在的环境问题以及相关法律法规的不断完善,低烟无卤阻燃技术的开发在国际上已成为一种潮流。通常所说的无机氢氧化物阻燃剂是指氢氧化镁、氢氧化铝等。相比较氢氧化铝氢氧化镁则有着更大的发展优势。主要表现在:(1)氢氧化镁具有更好的抑烟能力,实验数据显示,氢氧化镁的添加量只要达到9%就会产生明显的抑烟作用。(2)氢氧化镁在发挥作用的过程中不会产生有害气体,属于绿色产品。(3)氢氧化镁的热分解温度比氢氧化铝高,添加氢氧化镁以后的塑料能承受加工温度会比氢氧化铝的高出很多,如此优点有利于加快挤塑温度,同时缩短了模塑时间。同时氢氧化镁的分解能比氢氧化铝的分解能高,比热容高7%,这有助于提高阻燃效率。(4)氢氧化镁粒度比氢氧化铝小,对设备的磨耗小,有利于延长加工设备的使用寿命。(5)氢氧化镁制备所需的原材料比较容易得到,成本相对而言较低,有着较强的市场竞争力。正是由于氢氧化镁的以上诸多优点,无毒、抑烟型的环保无机阻燃剂氢氧化镁逐渐成为了目前研究的热点。
四、氢氧化镁阻燃剂的现状
由于氢氧化镁的优越性能,其用作阻燃剂之初,便得到人们的高度关注和良好评价。对氢氧化镁的研究工作和制备技术也不断深入开展。现在,氢氧化镁已经成为仅次于氢氧化铝的第二大无机阻燃剂材料――无机镁质阻燃剂,在为数众多的无机阻燃剂家族中己占有重要地位。就目前全球氢氧化镁的生产来说,美国是世界上氢氧化镁产量最大、品种最多的国家。由于美国公司对阻燃剂的研究较早,生产技术发达。日本对氢氧化镁的研究和生产也已经有20多年的历史,日本是典型的盐化工生产路线,大部分厂家是从海水、卤水中提取。欧洲无机阻燃剂中氢氧化镁和氢氧化铝占据着统治地位,其比重约占48%左右,且氢氧化镁的发展势头仍然强劲。
我国自上世纪80年代开始进行对氢氧化镁阻燃剂的研究,目前已经取得了巨大成就。20世纪末,纳米级氢氧化镁开发成功,这种氢氧化镁可以广泛应用于电器材料、光缆通讯材料等特殊用途,使得新型无机阻燃剂独占鳌头,应用前景不可限量。但是,由于我国对氢氧化镁阻燃剂的研究开发起步较晚,同发达国家仍有较大差距,我国还处在比较低的阶段,并且生产设备检测设备都比较落后,生产管理科学性不高,一直处于摸索阶段,生产出来的氢氧化镁大部分质量比较低。高品质的产品大部分需要进口。因此,氢氧化镁的发展潜力不可限量。
【参考文献】
[1]代培刚,刘志鹏,陈英杰,张阳,王红兵,李博.无机阻燃剂发展现状[J].广东化工.2008.(07).
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【关键词】煤系高岭土；利用途径；技术展望
0.引言
煤系高岭土又叫煤矸石，是煤的伴生矿物，是我国特有的宝贵资源，国外虽有，但矿层薄，不具备开采价值。其产生的途径有以下三种：（1）在井筒与巷道掘进过程中，开凿排出的矸石。（2）在采煤和煤巷掘进过程中，由于煤层中夹有矸石或削下部分煤层顶底板，使运到地面中煤炭含有的原矸。（3）洗煤厂产生的洗矸和少量人工挑选的拣矸。
由于我国煤炭资源非常丰富，随着煤炭行业生产的不断扩展，煤矸石的产生量与日俱增，煤矸石产生量按原煤产量的15%计，每年煤矸石至少增加1.8亿吨，历年积存下来的煤矸石已超过27亿吨，占地30万亩以上，而且仍在继续增加，这不仅占据了大片土地，而且对生态环境造成严重污染和破坏，甚至酿成安全事故[1]。如不加紧有效利用，将影响煤炭工业的正常发展，影响周围环境质量。
1.煤系高岭土的主要成分
煤系高岭土的化学成分[2]是煤矸石煅烧后灰渣的成分，其化学成分和粘土相似，主要是SiO2、Al2O3和C，其次是Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、SO3、P2O5、N和H等。此外，也常含有少量Ti、V、Co和Ca等金属元素。
2.煤系高岭土资源的传统利用途径
2.1煤系高岭性的应用
2.1.1煤系高岭性的分类
煤系高岭性分为表面改性和煅烧改性。表面改性就是通过物理、化学手段对物质表面进行处理，从而使表面性质按照人们的需要发生某些改变。
煅烧改性是通过物理方法对煤系高岭土进行热处理。如在适当的温度下对煤系高岭土进行煅烧，使其含有的有机物与结构中的羟基全部脱出，而新的稳定相(莫来石、方石英等)又尚未形成，此时硅和铝的溶出量最大，因此这种煤系高岭土具有很大的活性[3]。
2.1.2煤系高岭性后在颜料生产方面的应用
高岭土的深加工主要是指白度、细度的提高以及表面改性。高岭土表面包覆二氧化钛就是表面改性的一种方法。覆钛高岭土是一种新型的白色颜料，具有稳定的理化性质及较好的涂料性能。覆钛高岭土新型颜料的开发成功，对于煤系高岭土资源的合理利用起到了积极的作用。
赵磊等[4]通过试验研究表明，在合适的钛液浓度、酸度及温度等条件下对超细煤系高岭土进行表面改性，可使其具备与钛白粉相近的颜料性能，从而拓宽煤系高岭土的应用领域。
2.1.3煤系高岭性后在橡胶及塑料填充补强方面的应用
煤系高岭土是是硅酸盐矿物和类似于碳黑的有机炭质物组成的混合体，其中的有机物与高分子应有一定的相容性，所以可用煤系高岭土对高分子材料进行填充改性。目前煤系高岭土的应用主要集中在填充增强塑料、橡胶领域[5-7]。
改性煅烧高岭土与胶料的表面极性相近，易被胶料湿润，吃粉较快，可提高其分散效果，起到一定的补强效果，并且改善了生产工艺和产品的力学性能。将其应用于塑料中，可提高玻璃化温度，提高拉伸强度和模量；在聚丙烯中起到成核剂作用，可以提高聚丙烯的刚性和强度；煅烧煤系高岭土具有良好稳定的电绝缘综合性能，用于制造PVC高压电缆的护套，可以起到良好的绝缘效果；另外煅烧煤系高岭土具有良好阻隔远红外线的作用，将其添加到农用塑料大棚膜中可以有效阻隔远红外线，并且效果好于其它非金属矿材料，可使棚内夜间的温度提高2～3℃，同时农膜的无雾滴效果也有增强，光照均匀性有所改善，是农膜理想的保温助剂[8]。
李书同等[9]用不同硅烷类偶联剂和钛酸酯偶联剂处理煤系高岭土，研究了煤系高岭土活化指数的变化，制备了尼龙6煤系高岭土复合材料，研究了材料的力学性能和结晶行为。结果表明:在尼龙6中填充用偶联剂处理的煤系高岭土，可起到增强作用，能较大幅度提高尼龙6的拉伸和弯曲性能。其应用可较大幅度地降低增强尼龙6的生产成本。
2.2从煤系高岭土中提取氧化铝
一般煤系高岭土Al2O3含量较高(35%～38%)，可用作生产铝盐的原料，进一步深加工可生产氧化铝、纳米级α氧化铝等高附加值产品。其中生产铝盐过程中所产生的残渣主要成分为SiO2，可用来生产硅酸钠、白炭黑等[10]。
任根宽等[11]采用高岭土为原料提取氧化铝，研究以萤石为助剂煅烧活化煤系高岭土和溶出提取氧化铝的条件，考察了煤系高岭土煅烧活化和溶出条件对煤系高岭土中氧化铝溶出率的影响，研究得到，煅烧活化条件为:石灰石与煤系高岭土质量比2.5、萤石用量1%、煅烧温度1260℃、烧成时间90min;溶出的最佳工艺条件为:溶出温度85℃、溶出时间2.0h、Na2CO3质量分数9%、液固比3.5，在此条件下，粉煤灰中氧化铝的溶出率高达90.5%。
3.煤系高岭土资源的综合利用的新途径
3.1煤系高岭土合成堇青石
堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)具有极低的热膨胀系数和较好的抗热震稳定性，已成为制造各种抗热震稳定性陶瓷、远红外陶瓷及耐火材料的重要矿物。天然产出的堇青石很少，而且纯度低，因此人工合成堇青石是堇青石制品的主要原料来源。目前，国内外大多采用固相合成法，采用高岭土、刚玉、工业氧化铝、矾土熟料、焦宝石、滑石、菱镁矿、绿泥石等原料，人工合成堇青石。赵军等[12]以煤系高岭土为主要原料，配以部分滑石和镁砂的略偏SiO2的配方，在1340℃的烧成温度下合成堇青石的效果最好，堇青石含量可达90%。
篇9
摘 要：蚕丝是一种天然纤维，蚕丝纤维的基础研究在揭示蚕丝优良本质的同时，也促进了蚕丝纤维的改性研究与应用，可以被制成各式各样的功能材料，在传统服饰行业外的产业领域展现出了广阔的应用前景。将蚕丝与其它功能性材料复合可以做到在不损害蚕丝优良性能的前提下克服蚕丝本身性能缺陷，赋予蚕丝产品全新优良性能。
关键词：蚕丝 高性能 纳米 复合材料 进展
蚕丝是一种天然的动物蛋白质纤维，由熟蚕分泌丝液凝固而成。由于其具有优雅的光泽、华丽的外观、柔软的手感、良好的吸湿性和透气性，深受人们的喜爱。随着现代社会发展对环境保护意识的加强，人造纤维生产过程中对环境的污染问题引起社会的高度重视；加上人造纤维最重要原料之一-原油的缺乏，市场消费者越来越崇尚自然，追求舒适、保健、美观、绿色的纺织品。蚕丝从栽桑养蚕到成丝过程都没有污染，于是天然蚕丝产品越来越受到消费者的青睐。现全球每年大于1.2亿吨的产丝量，使它成为纺织业中极其重要的天然原材料。但与人造纤维相比，蚕丝制品易折皱，细菌滋生引起的性能下降，光致发黄、老化等内在的不足，在消费者追求衣料穿着舒适性和功能性兼顾的今天，已成为制约Q丝制品市场竞争力的主要原因。
现代科学对蚕丝纤维的研究，揭示了蚕丝优良本质，越来越多的学者开始研究蚕丝纤维改性与应用。进而研发出了高性能织物，蚕丝-纳米材料，蚕丝-复合材料等具有广阔应用前景的新型材料。
1丝绸高性能织物
蚕丝的光致老化变黄、易滋生细菌和易变皱等缺点阻碍了蚕丝制品在时尚服饰上的广泛使用。随着当代小型化、智能化可穿戴商品的盛行，传统的丝织产品已经满足不了人们对时尚与智能的追求。因此，为了拓宽蚕丝的应用，近年来，国内外对蚕丝表面改性、蚕丝表面功能化做了大量的研究。
郭守娇等[1]采用漆酶处理蚕丝织物后使其与ε-聚赖氨酸（ε-PLL）发生接枝反应，赋予蚕丝织物抗皱性能。张俊等[2]采用含氟单体丙烯酸六氟丁酯，在引发剂过硫酸钾作用下对蚕丝进行接枝改性，接枝改性对蚕丝织物的白度、黄度、断裂强力和透气性影响较小，而表面张力下降明显，拒水性明显提高。李时伟等[3]采用原子转移自由基聚合（ATRP）方法将甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯和甲基丙烯酸十二氟庚酯3种含氟丙烯酸酯化合物单体与蚕丝接枝共聚，制备具有拒水性能的蚕丝织物。高晓红等[4]采用银氨溶液原位还原法制备稳定、抗菌性持久的蚕丝织物。张庆华等[5]蚕丝纤维及其制品经改性处理后，其阻燃性、吸湿性和抗皱性得到很大程度的改善。
2.蚕丝-纳米材料
蚕丝是一种天然纤维，存在着一些缺点，比如易光致老化、发黄，易皱，易滋生细菌。为克服以上不足，近年来国内外在表面改性、表面功能化方面对蚕丝做了大量的研究。
徐佳[6]采用蚕丝丝素纤维为模板，利用其对金属离子的吸附能力和还原性温和的特点，在其表面控制合成具有不同形貌的氧化锌和金纳米颗粒，从而找到一种简单、绿色制备生物相容性好、无毒副作用氧化锌、金纳米颗粒的有效途径。王蜀[7]利用碳纳米管改性蚕丝，结果表明：改性蚕丝的导电性大幅提高、其导电耐久性良好。
3.蚕丝+反应复合材料
在不损害蚕丝优良性能的前提下，将蚕丝与其它功能性材料复合，是一种克服蚕丝本身性能缺陷、赋予蚕丝产品全新优良性能的有效方法。石墨烯具有轻而薄、强度大、透明度好、导热导电性能绝佳等优点，石墨烯/蚕丝复合物可以让蚕丝制品也拥有以上的优点；采用冷冻干燥方法制备的柞蚕丝素/丁二醇多孔支架材料，具有溶失率低、孔径可控、孔隙率高及力学性能好的特点；采用原位聚合法可赋予蚕丝导电性能；采用蚕丝为生物模板，通过结构遗传和化学组分变异的手段，可制备出保持动物纤维结构的氧化锆和氧化铝陶瓷纤维等。
毛丽等[8]为了降低柞蚕丝素多孔支架材料的水溶性，采用硫氰酸锂（LiSCN）溶液溶解柞蚕丝素纤维得到再生柞蚕丝素蛋白溶液，加入一定量的1，4-丁二醇溶液后，利用冷冻干燥方法制备出平均孔径380～1 050μm、孔隙率82%～92%的柞蚕丝素/丁二醇多孔支架材料。马艳等[9]对近年来各种石墨烯/蚕丝复合物的研究进行综述，总结不同复合物及其制备方法的特点，以及通过不同的方法制备的复合物在生物传感器、电容电极及载药等领域的应用，洪剑寒等[10]采用原位聚合法使蚕丝纤维表面生成一层聚苯胺导电层，形成皮芯结构蚕丝/聚苯胺复合导电纤维，赋予蚕丝导电性能。孔嵩[11]采用动物纤维（蚕丝）为生物模板，通过结构遗传和化学组分变异的手段，制备出保持动物纤维结构的氧化锆和氧化铝陶瓷纤维。实验将蚕丝分别浸渍到硝酸锆和氯化铝溶液中，取出干燥，再在空气中高温烧结，从而制备出了两种氧化物陶瓷纤维。
4蚕丝未来发展方向展望
蚕丝纤维及其制品经改性处理后，其抗氧化性、吸湿性和抗皱性得到很大程度的改善，已引起人们的广泛关注。从蚕丝纤维及其制品在穿着、洗涤过程中存在易泛黄、不耐磨、难打理、染色牢度欠佳等问题出发，综述了物理改性、化学改性及其与纳米颗粒共混改性在蚕丝及其制品改性中的应用，总结了各类方法对蚕丝及其制品的改性效果。分析认为：由于采用单一的改性方法目前仍难以得到性能完美的丝绸制品，未来蚕丝纤维及其制品的改性发展方向仍以多种方法相结合改性为主。
参考文献：
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[11]孔嵩.基于动物纤维（蚕丝）模板的隔热陶瓷纤维的研究[D]. 高剑凌.南京.南京理工大学，2013.
篇10
关键词：功能纤维；改性纤维；高性能纤维；分类；发展方向
1 功能纤维的概念
功能纤维（Functional fiber）是指除一般纤维所具有的物理机械性能以外，还具有某些特殊功能或某些应用性能的新型纤维[1-2]。
2 功能纤维的分类
功能纤维分为三大类：第一类是对常规合成纤维改性，克服其固有缺点，也称差别化纤维；第二类是针对天然纤维和化学纤维原来没有的性能，通过化学和物理手段赋予其蓄热、导电、吸水、吸湿、抗菌、消臭、芳香、阻燃、紫外遮蔽等附加性能，也称功能性纤维；第三类为具有特殊性能，如高强度、高模量、耐高温、耐化学药品、耐气候等优异性能，也称高性能纤维[3]。
2.1 差别化纤维（differential fiber）[4]
2.1.1 异型纤维
用异形喷丝孔纺制的具有特殊横截面形状的化学纤维。异形纤维具有特殊的光泽、蓬松性、耐污性、抗起球性，可以改善纤维的弹性和覆盖性[4]。
2.1.2 超细纤维
纤维直径在5μm或线密度在0.44dtex以下的纤维，具有质地柔软、光滑、抱合好、光泽柔和等特点，可制成具有山羊绒风格的织物或表面极为光滑或透气防水的超高密织物。
2.1.3 高收缩纤维
沸水收缩率为35%～45%的纤维，常见的有高收缩型聚丙烯腈纤维（腈纶）和聚酯纤维（涤纶）两种。
2.1.4 抗起球纤维
制成的织物受到摩擦时，不易出现纤维端伸出布面，形成绒毛或小球状凸起的纤维。常见的抗起球腈纶纤维是运用物理改性方法，改变纤维的结构性能，使由于摩擦引起的毛、球很快脱落，达到抗起球的效果。
2.1.5 三维卷曲纤维
螺旋形卷曲或者立体形卷曲的纤维，利用聚合物熔体挤出时产生湍流、内应力不匀的原理形成纤维径向不对称结构而达到卷曲效果，在长毛绒玩具上应用广泛。
2.1.6 吸湿排汗功能纤维
为超细、多孔结构，将毛细孔原理应用到纺织物表面，截面为花瓣形状的五沟槽纤维具有虹吸功能，能够快速吸水、输水、扩散和挥发，达到排汗速干的功能。
2.1.7 色纺纤维
由含有着色剂的纺丝原液或熔体纺制成的有色纤维。
2.1.8 仿真纤维
模仿天然纤维而制造的化学纤维，包括仿丝纤维、仿毛纤维和仿麻纤维等。
2.2 功能性纤维[5]
2.2.1 导光纤维
通常以石英或高分子材料为原料制成，具有不同折射率的皮芯结构，主要由于皮层全反射作用而能传导光线的化学纤维。
2.2.2 导电纤维
在标准状态 （20℃，65% 相对湿度）下电阻率小于105Ω·cm，一般包括金属纤维、碳纤维、复合导电纤维和高分子导电纤维。
2.2.3 光反射显色纤维
模仿南美洲闪蛱蝶翅膀上的“鳞粉”特性，将数十层可透过空气的薄膜重叠，通过对光的散射、干涉和衍射作用，使纤维产生颜色。
2.2.4 变色纤维
是一种具有特殊组成或结构的，在受到光、热、水分或辐射等外界条件刺激后可以自动改变颜色的纤维。光致变色纤维是将光致变色材料和高聚物共混通过溶液纺丝、共混纺丝或复合纺丝技术制得的纤维。热致变色纤维通过在纤维中引入热致变色物质而制得。
2.2.5 自发光纤维
也称蓄光纤维、夜光纤维。是在合成纤维纺制过程中加入少量蓄光剂（最小平均颗粒约2μm～3μm）制成。稀土夜光纤维是利用稀土发光材料制成的功能性环保新材料，以纺丝原料为基体，采用长余辉稀土铝酸盐发光材料，经特种纺丝制成夜光纤维。夜光纤维吸收可见光10min，便能将光能蓄贮于纤维之中，在黑暗状态下持续发光10h以上。
2.2.6 芳香纤维
通过微胶囊法、共混纺丝法、复合纺丝法将芳香剂包容在纤维中而制成能释放香味具有保健功能的纤维。
2.2.7 生物医学纤维
用于对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的一类功能纤维。它除了具有一定的物理—机械性能外，还必须具备生物相容性，有些用途还需要生物活性或者生物降解吸收性。人工器官使用的生物医学纤维主要为中空纤维膜。最早应用中空纤维膜的人工器官是人工肾，现在由中空纤维膜制成的人工肾、人工肝、人工肺、肝腹水超滤浓缩回输器和血液浓缩器已投入使用， 人工胰腺也在研制中。
2.2.8 吸附纤维
具有超吸附速率和吸附容量的纤维，包括高吸水（湿）纤维、吸油纤维、活性炭纤维和一些具有吸附毒性物质的纤维。
2.2.9 离子交换纤维
在成纤高分子中引入某些活性基团而具有对离子交换或捕捉重金属离子的纤维。
2.2.10 保健功能纤维
对人体健康具有防护和促进作用的一类功能纤维，包括抗菌纤维、防臭纤维、负离子纤维、远红外纤维、抗紫外线纤维和芳香纤维等。
2.2.11 远红外纤维
能吸收远红外线并将吸收的太阳能转换成人体所需的热能的纤维。通常由能吸收远红外线的陶瓷粉末与成纤高分子流体在喷丝前混合而制成，如氧化铝、碳化锆等，其粒径应为0.2μm左右。
2.2.12 负离子纤维
在纤维的生产过程中，添加一种具有负离子释放功能的纳米级电气石粉末，使这些电气石粉末镶嵌在纤维的表面，通过这些电气石发射的电子，击中纤维周围的氧分子，使之成为带电荷的负氧离子，由该纤维所释放产生的负离子对改善空气质量、环境具有明显的作用。
2.2.13 阻燃纤维
采用无机高分子阻燃剂在粘胶纤维等有机大分子中以纳米状态或以互穿网络状态存在。
2.2.14 陶瓷纤维
以SiO2、Al2O3为主要成分的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、比热小及耐机械振动等优点。可用作工业窑炉的绝热和耐火材料、高温高压蒸汽管道的绝热材料、高温密封绝热材料、高温吸声材料、耐火建筑用材和防火材料、原子反应堆内衬材料等。
2.2.15 抗菌纤维
混有抗菌剂或经抗菌表面处理的纤维，具有抑制或者杀灭细菌功能的纤维。混入型是将含银、铜、锌离子的陶瓷粉等具有耐热性的无机抗菌剂，混入聚酯、聚酰胺或聚丙烯腈中进行纺丝而得；后处理型是将天然纤维用季铵化物或脂肪酰亚胺等有机抗菌剂浸渍处理制得。
2.2.16 防辐射纤维
包括受高能辐射后不发生降解或交联并能保持一定力学性能的纤维以及指能抵抗造成人体伤害的射线辐射的纤维。有抗紫外线纤维、防微波辐射纤维、防X射线纤维和防中子辐射纤维等。如利用是聚丙烯和固体X射线屏蔽剂材料复合制成防X射线的纤维，将锂和硼的化合物粉末与聚乙烯树脂共聚后采用熔融皮芯复合纺丝工艺制成防中子辐射纤维。
2.3 高性能纤维[6]
2.3.1 芳族聚胺纤维
由酰胺键与芳基连接的芳族聚酰胺的线型分子构成的合成纤维，化学结构式为：[NH—AR—NH—CO—AR`——CO]p，如聚间苯二甲酰间苯二胺纤维（ 间位芳纶） 简称为芳纶1313 ，聚对苯二甲酰对苯二胺纤维（对位芳纶）简称为芳纶1414 。
2.3.2 碳纤维
由碳元素构成的无机纤维。纤维的碳含量大于90%。一般分为普通型、高强型和高模型三大类。由粘胶纤维、聚丙烯腈纤维和沥青纤维等有机纤维经炭化而得到。高强型聚丙烯腈基碳纤维的强度为 3GPa～7 GPa，高模型聚丙烯腈基碳纤维的模量为300GPa～900 GPa，在惰性气体中耐热性优良，耐化学腐蚀性好，有导电性。
2.3.3 超高分子量聚乙烯纤维
采用UHMWPE通过冻胶纺丝或者增塑熔融纺丝工艺制得的合成纤维。其强度为29cN/dtex～39cN/dtex，模量为934cN/dtex～1246cNd/tex，最高使用温度100℃～110℃，具有优良的耐酸碱性、抗水解性。
2.3.4 聚对苯撑苯并双唑（PBO）纤维
由芳族杂环类聚合物聚对苯撑苯并双唑的线型分子构成的合成纤维。纤维强度为37cN/dtex，模量为1764cNd/tex，分解温度650℃，极限氧指数68。
2.3.5 聚苯并咪唑（PBI）纤维
由芳族杂环类聚合物聚苯并咪唑的线型分子构成的合成纤维。强度为6.6cN/dtex，模量为147cNd/tex，可耐850℃高温，极限氧指数38～43。
2.3.6 聚苯硫醚（PPS）纤维
商品名为Ryton，指由苯环和硫原子交替排列的聚苯硫醚的线型分子构成的合成纤维。强度为1.8cN/dtex～2.6cN/dtex，模量为21.5cN/dtex～35.3 cN/dtex，熔点285℃，极限氧指数34～35，耐化学性仅次于聚四氟乙烯纤维。
2.3.7 聚酰亚胺纤维
由含酰亚胺链节的线型分子构成的合成纤维，大分子链中至少有85%的酰亚胺链节。醚类均聚纤维的强度为4cN/dtex～5cN/dtex，模量为10GPa～12GPa，在300℃经100h后强度保持率为50%～70%，极限氧指数44，耐射线好；酮类共聚纤维的强度3.8cN/dtex，模量35cN/dtex。经改性的聚酰亚胺纤维的强度为17.6cN/dtex，模量为529cN/dtex～882cN/dtex，分解温度650℃，极限氧指数68。
2.3.8 聚酰胺?酰亚胺纤维
由含芳酰胺—酰亚胺链节的线型分子构成的合成纤维。强度为4.4cN/dtex，模量为61.7cN/dtex，可耐350℃高温，极限氧指数30～33。
2.3.9 聚醚醚酮（PEEK）纤维
含亚苯基醚醚酮链节的线型分子构成的合成纤维。拉伸强度400 MPa～700MPa，模量3 GPa～6GPa，熔点334℃～343℃，长期使用温度250℃，极限氧指数35。
2.3.10 酚醛纤维
由线型酚醛树脂经缩醛化或络合化学而制成的交联纤维。强度为1.14cN/dtex～1.58cN/dtex，极限氧指数30～34，瞬时可耐2500℃高温，长期使用温度150℃～180℃。绝热性好。
2.3.11 蜜胺纤维
将三聚氰胺与甲醛缩聚，并溶于有机溶剂中通过湿纺和后处理而得。强度为1.76cN/dtex，极限氧指数32，无熔点，不熔滴，连续使用温度180℃～200℃。
2.3.12 高强度聚乙烯醇纤维
由聚乙烯醇树脂通过溶剂湿法冷却凝胶纺丝制成。强度为15cN/dtex，耐碱性优良。
2.3.13 玻璃纤维
以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米。E-玻璃纤维的强度为 1722MPa，模量为654GPa。绝缘性好，耐热性强，抗腐蚀性好，但性脆、耐磨性较差。
2.3.14 氧化铝纤维
一种主要成分为氧化铝的多晶质无机纤维，主晶形可呈γ-，δ-，θ-，α-氧化铝，是最新型的超轻质高温绝热材料之一，采用高科技的“溶胶—凝胶”法，将可溶性铝、硅盐制成具有一定黏度的胶体溶液，溶液经高速离心甩丝成纤维坯体，然后经过脱水、干燥和中高温热处理析晶等工艺，转变成Al-Si氧化铝多晶纤维，其主晶相为主要为刚玉相和少量莫来石相，集晶体材料和纤维材料特性于一体，使用温度达1450℃～1600℃，熔点达1840℃，有较好的耐热稳定性，其导热率是普通耐火砖的1/6，容重只有其1/25，节能率达15%～45%。
3 功能纤维的发展方向
3.1 高性能化
高性能纤维市场呈碳纤维、高强聚乙烯纤维、芳纶及新型高性能纤维共同增长的格局[7]。如生物可降解的聚酯纤维缝合线、可吸收的人工血管、PLGA纤维编织壳聚糖溶液涂层制成的人工神经导管以及组织工程神经导管以及组织工程肌腱等。
3.2 低维化
若使材料在某一维度（x、y 、z ）的尺寸缩小到纳米级，则此材料减少相应的一维。随着高端物理化学技术的进步，化学纤维的细度已经达到微米级，并向纳米级超细技术挑战。如在医学上将纳米纤维网用于外科，防止人体组织在愈合过程中粘接产生疤痕，将细菌纤维素纳米纤维网络于无纺布上，制成捕捉白血球的纤维复合体滤材。
3.3 智能化
智能纤维在美国、日本等发达国家已经取得较大进展。如隐身功能纤维应用于军事领域。如光敏纤维可改变8种色彩。在医疗产业领域，开发出具有形状记忆效应的绷带、人工肌肉及智能凝胶纤维、蓄热调温纤维等。
3.4 仿生化
杜邦公司曾用六氟异丙醇溶解蜘蛛丝蛋白进行人工纺丝，东华大学研究蜘蛛吐丝的纺丝过程，以蚕丝蛋白质为模型，仿照蜘蛛吐丝的过程进行纤维加工。
3.5 绿色化
主要是大力发展生物质纤维，实现新溶剂法纤维素纤维、聚乳酸纤维、生化法聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT ）纤维、生物法多元醇的产业化。新型生物质再生纤维主要品种有：新型纤维素纤维（Lyocell纤维、离子液体纤维素纤维、低温碱/尿素溶液纤维素纤维）、新资源纤维素纤维（竹浆纤维、麻浆纤维）、海洋生物质纤维（甲壳素纤维、海藻纤维）、生物蛋白质纤维（大豆蛋白纤维、牛奶蛋白与丙烯腈接枝纤维、蚕蛹蛋白纤维）。
参考文献：
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