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氧化锆纤维及膜的成形方法研究

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氧化锆纤维及膜的成形方法研究

发布日期:2019-01-31 作者:www.parabola7.com 百苑国际 点击:

氧化锆纤维具有高熔点、韧性好、耐高温、抗氧化、耐酸碱腐蚀、抗热震性好和隔热性好等优良性能,是一种综合性能优良的防热、绝热材料和复合增强材料,广泛应用于工业窑炉、航空航天、核反应装置和高性能化学电池等领域。然而由于氧化锆耐火纤维具有高熔点及溶液低粘度的特性,氧化锆纤维织物不能采用传统的硅酸铝纤维先熔融后成纤的方法成形。在本论文中,百苑国际采用有机聚合纤维作为前驱体来制备氧化锆纤维和纤维布。


该方法主要有两个步骤组成:⑴粘胶纤维或纤维布一定条件下在含锆溶液中浸渍;⑵氧化锆纤维对浸渍后的粘胶材料在可控条件下热处理去除有机前驱体并将锆盐氧化为氧化锆。百苑国际主要研究了浸渍法制备氧化锆纤维及纤维布各个工艺流程中可变因素的影响,详细讨论了氧化锆纤维及纤维布的结构与性能,建立了浸渍动力学模型和液体在异形纤维模型分别对锆盐浸渍过程及氧化锆纤维布在碱液中吸碱过程进行模拟和预测。


得到主要结果如下: (1)粘胶纤维可以成功用作浸渍法制备氧化锆纤维的前驱体纤维;得到的氧化锆纤维布尺寸收缩40%以上,完全保留了粘胶原料布的组织结构;粘胶原料纤维的纤度及纤维布的编织结构和克重直接影响氧化锆纤维布性能。 (2)氧化锆纤维预溶胀过程中,通过提高溶胀温度,延长溶胀时间,使用膨化剂(氢氧化钠或尿素)可以改善粘胶纤维在水中的溶胀性能。浸渍过程中,提高浸渍液浓度、选择适当的浸渍温度和浸渍时间显著提高浸渍量。 (3)热处理过程中升温速率,烧结温度,停留时间会显著影响氧化锆纤维布的结构。升温速率快得到氧化锆纤维表面粗糙,氧化锆晶粒较大,表面和截面上具有许多径向和轴向的孔洞结构,这样的氧化锆纤维可以用作过滤材料;升温速率慢得到氧化锆纤维布强度较高,质地柔软,纤维表面光洁,氧化锆晶粒细小,不存在孔洞结构。 (4)改变粘胶原料布的编织结构可以控制氧化锆纤维布的组织结构和性能。氧化锆纤维布的面密度、厚度、强度与粘胶原料布克重之间都存在线性增加关系。 (5)氧化锆纤维通过优化浸渍和烧结工艺制备的氧化锆隔膜样布在酸性溶液和碱性溶液中都具有较好的化学稳定性;承载达到168g,在31%氢氧化钾溶液中的面电阻为0.03Ω•cm2。 (6) 建立的浸渍动力学模型可以有效地预测和描述粘胶对锆离子的等温吸附行为,结果表明这个过程是个一级动力学过程,吸附速度随着吸附过程的进行而减小。建立的液体在异形纤维中流动模型能够成功预测和描述了氧化锆隔膜在碱液中的吸碱过程,实验数值与理论预测值非常接近,模型有效地将氧化锆纤维布的组织结构与吸碱速率联系在一起。


氧化锆耐火纤维


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关键词:氧化锆耐火纤维,氧化锆纤维保温材料,氧化锆纤维产品

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