中國(guó)粉體網(wǎng)訊  近日，投資38億元、占地142畝的上海榕融新材料有限公司高性能氧化鋁纖維新材料一期項(xiàng)目在上海臨港新片區(qū)正式落成，這標(biāo)志著我國(guó)在該領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化替代再上一個(gè)臺(tái)階。

榕融新材料氧化鋁纖維產(chǎn)品

該領(lǐng)域一直由美國(guó)企業(yè)主導(dǎo)

氧化鋁纖維主要成分為氧化鋁（Al₂O₃），輔助成分有SiO₂、B₂O₃、MgO等。氧化鋁纖維作為高性能無(wú)機(jī)纖維中的一種，又分為氧化鋁短纖維、氧化鋁晶須以及氧化鋁連續(xù)纖維，可廣泛用作高溫耐火材料、復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料。

其中，氧化鋁短纖維可用于高端窯爐內(nèi)襯、汽車三元催化器的襯墊中；氧化鋁連續(xù)纖維在新能源、復(fù)合材料等領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值，使用其制備的增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料具有透波性好、質(zhì)量輕的特點(diǎn)，有望在電路板、電子器械、雷達(dá)罩和電池等工具或器件中得以應(yīng)用。

據(jù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)氧化鋁纖維產(chǎn)業(yè)化的莫綸（珠海）控股集團(tuán)有限公司的創(chuàng)始人馬小民介紹，氧化鋁纖維材料的需求端包括軍工和民品。軍品端是一個(gè)較小的市場(chǎng)，占整體市場(chǎng)空間的10%以下，更多的市場(chǎng)在于民品端，將達(dá)千億級(jí)市場(chǎng)規(guī)模。

目前全球氧化鋁纖維市場(chǎng)主要由國(guó)外企業(yè)壟斷，尤其是美國(guó)企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位，如美國(guó)DuPont公司、美國(guó)3M公司等，另外日本三菱公司、英國(guó)ICI公司等也占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。

國(guó)外廠家的氧化鋁纖維物理性能

目前我國(guó)有多家企業(yè)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化突破

氧化鋁纖維與氧化鋯纖維、碳化硅纖維、碳纖維等無(wú)機(jī)纖維皆是國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的軍備材料，屬國(guó)家重點(diǎn)需求材料。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家將其作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備材料，對(duì)我國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖，部分產(chǎn)品禁售，非禁產(chǎn)品進(jìn)行高價(jià)、限量銷售。

我國(guó)早年因?yàn)槿肆�和物力投入較少、相關(guān)技術(shù)發(fā)展滯后等原因，氧化鋁連續(xù)纖維的研發(fā)及生產(chǎn)技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平的差距較大。我國(guó)在耐高溫新材料領(lǐng)域起步較晚，幾乎從2000年之后才開始進(jìn)行連續(xù)纖維的研發(fā)，而部分發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)70年代已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

據(jù)了解，國(guó)內(nèi)最早中試成功的是浙江歐詩(shī)漫晶體纖維有限公司，并建成了國(guó)內(nèi)第一套氧化鋁纖維連續(xù)生產(chǎn)裝置；2015年魯陽(yáng)節(jié)能實(shí)現(xiàn)了氧化鋁纖維針刺毯的量產(chǎn)。之后，山東東珩國(guó)纖新材料、莫綸集團(tuán)、上海榕融新材料等企業(yè)也實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化突破。

氧化鋁纖維制備工藝有哪些？

1、溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是制備高純度且均勻的Al₂O₃纖維最通用的方法之一，通過(guò)控制前驅(qū)體溶膠的粒徑、采用較低的煅燒溫度即可得到均勻的Al₂O₃纖維，該方法通常選用異丙醇鋁、羧酸鋁、硝酸鋁及氯化鋁等作為前驅(qū)體。

山東東珩國(guó)纖新材料氧化鋁短纖維產(chǎn)品

2、卜內(nèi)門法

將有機(jī)鋁鹽和其他添加劑在一定條件下混合，使之成為一定粘度的粘稠溶液，然后再與一定量的水溶性有機(jī)高分子、含硅氧化聚合物等混合均勻，形成可紡粘液，經(jīng)過(guò)紡絲、干燥、燒結(jié)等處理，即得到氧化鋁纖維。卜內(nèi)門法難以得到連續(xù)長(zhǎng)纖維，其產(chǎn)品多為短纖維形式。

3、熔融抽絲法

熔融抽絲法是1971年美國(guó)TYCO研究所開發(fā)的一種制備單晶α-Al₂O₃纖維的方法，通過(guò)在高溫下向Al₂O₃熔體內(nèi)插入鉬制細(xì)管，利用毛細(xì)現(xiàn)象，熔融液剛好升到毛細(xì)管的頂端，然后由頂端緩慢向上拉伸得到α-Al₂O₃連續(xù)纖維。此方法可以制得形狀較為復(fù)雜的連續(xù)纖維，但產(chǎn)品性能不易控制，纖維質(zhì)量較差。

4、浸漬法

采用無(wú)機(jī)鋁鹽作為浸漬液，親水性能良好的粘膠纖維作為浸漬物基體纖維。在一定條件下將其混合均勻，無(wú)機(jī)鋁鹽以分子狀態(tài)分散于基體纖維中，經(jīng)過(guò)浸漬、干燥、燒結(jié)、編織等步驟可以得到形狀復(fù)雜的氧化鋁纖維。浸漬法易于形成含鋁纖維，并可以制成形狀復(fù)雜的纖維產(chǎn)品，但成本較高，工藝較為繁瑣，產(chǎn)品性能不易控制，形成的纖維質(zhì)量較差。

5、預(yù)聚合法

預(yù)聚合法先將烷基鋁和其它添加劑在一定條件下聚合，形成一種鋁氧烷聚合物，將該聚合物溶解在有機(jī)溶劑中，加入硅酸酯或有機(jī)硅化合物，再對(duì)該混合物進(jìn)行濃縮處理成可紡粘稠液，再經(jīng)過(guò)干法紡絲成先驅(qū)纖維，分別在600℃和1000℃進(jìn)行熱處理，得到微晶聚集態(tài)連續(xù)氧化鋁纖維。該方法的紡絲性能好，易于得到連續(xù)長(zhǎng)纖維。

日本往友化學(xué)公司采用預(yù)聚合法生產(chǎn)氧化鋁纖維，先用烷基鋁和水在一定的條件下聚合成鋁氧烷化合物，將其溶解在有機(jī)溶劑中，再加入硅酸酯或有機(jī)硅化合物，將混合物制成可紡粘稠液，經(jīng)紡絲，干燥，燒結(jié)生產(chǎn)出氧化鋁纖維。

6、淤漿法

淤漿法是以Al₂O₃粉末為主要原材料，加入分散劑、流變助劑、燒結(jié)助劑等，在一定條件下制成可紡混合物，再經(jīng)過(guò)擠出成纖、干燥、燒結(jié)等步驟制備Al₂O₃連續(xù)纖維。該方法為了防止氣體揮發(fā)時(shí)體積收縮過(guò)快導(dǎo)致纖維破裂，生產(chǎn)的漿料在燒結(jié)前需要進(jìn)行干燥處理，并選擇適當(dāng)?shù)纳郎厮俾省?/p>

氧化鋁纖維應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？

Al₂O₃纖維兼具耐高溫、低導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度高、拉伸強(qiáng)度高、質(zhì)輕及生物相溶性好等優(yōu)異特性，其在結(jié)構(gòu)增強(qiáng)、高溫隔熱、吸附過(guò)濾及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域表現(xiàn)出極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

1、結(jié)構(gòu)增強(qiáng)復(fù)合材料

近年來(lái)，增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料性能的研究及應(yīng)用引起了許多工程界的關(guān)注，而無(wú)機(jī)金屬在增強(qiáng)材料方面有其獨(dú)特性。由于Al₂O₃纖維與有機(jī)基體間具有較小的界面反應(yīng)，其復(fù)合材料制品的機(jī)械性能、硬度及耐磨性會(huì)得到進(jìn)一步的改善。

2、高溫隔熱材料

Al₂O₃纖維在高溫下具有優(yōu)異的抗氧化性能，能夠在高溫使用過(guò)程中保持較高的抗拉強(qiáng)度，相較于碳化硅纖維其原料成本較低。此外，Al₂O₃纖維表面活性較高，具有質(zhì)量輕、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、抗熱震性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天高溫隔熱領(lǐng)域。

3、吸附過(guò)濾材料

Al₂O₃纖維具有輕質(zhì)、過(guò)濾阻力低、熱穩(wěn)定性好、過(guò)濾效率高等優(yōu)點(diǎn)，常被用作吸附過(guò)濾材料，在環(huán)境領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

4、生物醫(yī)學(xué)材料

當(dāng)Al₂O₃纖維尺寸減小到微米甚至納米級(jí)別時(shí)，其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有了一些應(yīng)用，將其與無(wú)毒且良好生物相容性的聚合物復(fù)合可用作傷口愈合材料、組織支架材料，協(xié)助骨再生過(guò)程等。另外Al₂O₃復(fù)合材料在牙修復(fù)領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用。

會(huì)議通知

氧化鋁纖維因應(yīng)用優(yōu)勢(shì)極為突出，核心制造技術(shù)一直被發(fā)達(dá)國(guó)家嚴(yán)密封鎖，而我國(guó)在該領(lǐng)域曾長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。盡管目前我國(guó)在高性能氧化鋁纖維方面的競(jìng)爭(zhēng)中還處于相對(duì)劣勢(shì)，但在政策、需求驅(qū)動(dòng)下，及隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)工藝不斷成熟，氧化鋁纖維的全面國(guó)產(chǎn)替代指日可待。2023年3月9-10日，中國(guó)粉體網(wǎng)將在江西萍鄉(xiāng)舉辦“2022第五屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”，來(lái)自山東工陶院的張銘霞教授將帶來(lái)《連續(xù)氧化鋁纖維的制備》的報(bào)告，報(bào)告基于利用溶膠-凝膠法以無(wú)機(jī)鋁鹽、羧酸、硅溶膠、助劑為原料、結(jié)合干法紡絲制備了連續(xù)氧化鋁系列陶瓷纖維，將闡述對(duì)紡絲溶膠的流變性、微觀結(jié)構(gòu)、纖維晶型以及纖維表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行的研究。

專家介紹

張銘霞，1967年生，教授，現(xiàn)任山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計(jì)院首席專家。國(guó)防科工局項(xiàng)目評(píng)審專家，中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)理事，山東省紡織學(xué)會(huì)理事。主持承擔(dān)國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目二十余項(xiàng)，獲授權(quán)專利20余件，發(fā)表論文30余篇。長(zhǎng)期從事高性能纖維及復(fù)合材料的研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作，主持開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能連續(xù)氮化硼纖維，打破了發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)我國(guó)在耐超高溫（3000℃）增強(qiáng)材料的技術(shù)封鎖，建立了我國(guó)首條連續(xù)氮化硼纖維噸級(jí)生產(chǎn)線，解決我國(guó)耐超高溫苛刻服役環(huán)境下熱透波燒蝕關(guān)鍵原材料“卡脖子”的難題；主持了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低成本連續(xù)氧化鋁基纖維的研發(fā)，攻克了有氧環(huán)境下長(zhǎng)期使用高溫增強(qiáng)劑制備的關(guān)鍵技術(shù)，建立了工程化試驗(yàn)線。

參考來(lái)源：

[1]魏士龍，井良霄.氧化鋁纖維制備中的熱處理過(guò)程研究

[2]曾佳琪等.氧化鋁纖維的制備及其應(yīng)用研究現(xiàn)狀

[3]汪家銘等.氧化鋁纖維發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

[4]緩解“無(wú)米之炊”局面，「莫綸集團(tuán)」填補(bǔ)氧化鋁連續(xù)纖維產(chǎn)業(yè)化空白.36氪

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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