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用纤维来成型多孔陶瓷(纤维多孔陶瓷)主要是利用纤维的纺织特征或纤细形态,而相互架构成孔洞的一种成型方法。高孔隙率的纤维多孔陶瓷材料被广泛应用于保温隔热材料、烟气过滤材料、复合材料预制体等方面。目前关于纤维多孔陶瓷的研究存在以下问题:纤维比较难以分散;纤维的分散性缺少可以定量化研究的表征方法;纤维多孔陶瓷在干燥过程中,粘结剂容易随着水分的迁移而迁移;在实际的应用中,纤维多孔材料机械强度不够理想。
提出了一种新的表征陶瓷纤维分散性能的方法-陶瓷纤维球法。比较各种分散工艺,实验发现:搅拌不仅对纤维有剪切、分散作用,还有聚集成球的作用;加入聚丙烯酰胺的料浆具有良好的分散性,当加入量为0.4%时,成球率几乎为0,此时陶瓷纤维分散良好。
分析了微波加热法,淀粉原位凝固法,热风法对阻止粘结剂迁移的作用效果。实验表明:微波加热法简单易行,对解决纤维多孔陶瓷粘结剂迁移的问题有良好的效果。淀粉原位凝固法可以实现陶瓷的原位凝固成型,但样品烧结后强度较差。热风法处理过程中,热风在多孔陶瓷内部迂回穿插,干燥时间比较长。
利用A23(酸性磷酸二氢铝溶液,P/Al=23)、A3(酸性磷酸二氢铝溶液,P/Al=3)、硅溶胶作为粘结剂制备了纤维多孔陶瓷。分析纤维多孔陶瓷的物相和微观形貌及性能等。实验表明:磷酸盐类粘结剂制备的纤维多孔陶瓷在1000℃烧结后的强度要普遍高于由硅溶胶制备的纤维多孔陶瓷,但在1200℃其强度有所下降。A23的粘接机理主要是内含的磷酸与莫来石纤维反应生成的磷酸盐和石英相起粘接作用,本身生成很少的固相,不容易堵塞孔洞。这也导致由A23制备的纤维多孔陶瓷的流阻要低于由硅溶胶和A3制备的纤维多孔陶瓷。所制备的纤维多孔陶瓷孔径主要分布在30-100μm之间,比表面积为2-6m2/g。
制备了一种新型的泡沫陶瓷/纤维复合多孔陶瓷。其主要特点为:强度较高;纤维良好地填充在泡沫陶瓷的孔洞中;纤维与泡沫陶瓷孔筋之间粘结良好。以泡沫陶瓷/纤维复合多孔陶瓷为预制体制备的复合蓄热材料具有良好的抗热震性。