绝热耐火材料发展方向无污染陶瓷纤维

1、耐火材料-陶瓷纤维摘要：陶瓷纤维是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、比热小及耐机械霄动等优点，因而在机械、冶金、化工、石 油、交通运输、船舶、电于尺轻工业部门都得到了广泛的应用，在航空航天及原 于能等尖端科学技术部门的应用亦日益增多.发展前景十分看好。陶瓷纤维在我 国起步较晚，但一直保持着持续发展的势头，生产能力不断增加，并实现了产品 系列化。本文将从性质、分类、应用、原理、发展现状等几个方面全面阐述耐 火陶瓷纤维的特点。陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，主要化学成分为硅酸铝，按其矿物组 分可分为玻璃态纤维和多晶态纤维两大类。玻璃态纤维是物质由熔融的流液态在

2、冷却中形成的一种无定型的固态纤维；多晶纤维多采用胶体喷吹法（或甩丝法） 成纤，高温锻烧生成。陶瓷纤维广泛应用于各类热工窑炉的绝热耐高温材料， 由于其容重大大低于其他耐火材料，因而蓄热很小，隔热效果明显，作为炉衬材 料可大大降低热工窑炉的能源损耗，在节能方面为热工窑炉带来了一场革命。另 一方面它的应用技术和方法对热工窑炉的砌筑同样带来了一场变革。O组成成分和性质：成分结构性质 陶瓷纤维的直径一般为长度多为30 mm250mm,纤维表面呈光滑的圆柱形，横截面通常是圆形。其结构特点是气孔率高（一般大于90%）,而且气 孔孔径和比表面积大。由于气孔中的空气具有良好的隔热作用，因而纤维中气孔 孔径的大小

3、及气孔的性质（开气孔或闭气孔）对其导热性能具有决定性的影响。实 际上，陶瓷纤维的内部组织结构是一种由固态纤维与空气组成的混合结构，其显 微结构特点在固相和气相都是以连续相的形式存在。因此，在这种结构中，固态物质以纤维状形式存在，并构成连续相骨架，而气相则连续存在 于纤维材料的骨架间隙之中。正是由于陶瓮纤维具有这种结构，使其气孔率较高、气孔孔径 和比表面积较大，从而使陶瓮二、高温陶瓷纤维的特点1、耐高温：使用温度可达950-1450°C o2、导热能力低：常温下为0.0Wm.k,在1000eC时仅为粘土砖的1/5。3、体积密度小：耐火陶瓷纤维制品一般在64-500kg/m3之间。4、化

4、学稳定性好：除强碱、氟、礴酸盐外，几乎不受化学药品的侵蚀。5、耐热霍性能好：具有优良的耐热霍性。6、热容臺低：仅为耐火砖的1/72,轻质转的1/42。7、可加工性能好：纤维柔软易切割，连续性强，便于缠绕。8、良奸的吸音性能：耐火陶瓷纤维有高的吸音性能，可作为高温消音材料。9、良好的绝缘性能：耐火陶瓷纤维是绝缘性材料，常温下体积电阻率为1 xi（mcm, 8009C下体积电阻率为6X10HQ.ctno10、光学性能：耐火陶瓷纤维对波长1.8-6.0um的光波有很高的反射性。陶瓷纤维种类 陶瓷纤维的品种主要有：普通硅酸铝纤维、高铝硅酸铝纤维、硅酸铝纤维（C2O3、 Zr（）2）、多晶氣化铝纤维和多

5、晶莫来石纤维等。近年来，国外已经成功开发（或 正在开发）一些新的陶瓷纤维品种，如镁橄榄石纤维、陶瓷纤维（S i（）2-CaO-Mg（） 系和A12O3-CaO系）等。陶瓷纤维棉、毡、毯、模块、纸、布、带、绳等。陶瓷纤维毯（纤维模块）：多采用自熔式、连熔连甩生产工艺制成甩丝长纤维， 经双面针刺使纤维交织而成，可直接作为火焰热面，集耐火、隔热、保温于一体, 在中性、氧化性及偏还原性气分中长期使用，仍能保持良好的强度、韧性。采用 这种纤维毯制成的纤维模块不含结合剂，热稳定性好，广泛应用于石化、冶金、 电力等保温耐热领域。陶瓷纤维板：由陶瓷纤维及结合剂、添加剂，经过制浆、成型、固化、干燥等工 序制成。

6、陶瓷纤维板柔韧性好、易切割、强度高，是一种低导热率、低蓄热量的 新型节能环保产品，广泛应用于各种加热设备的墙、顶等部位背衬，属重质耐火 材料。陶瓷纤维布、带：主要应用于防火门、工业窑炉隔热、高温管道及容器的隔热。陶瓷纤维绳：主要应用于各种工业窑炉的膨胀缝、髙温管道的缠绕保温、钢结构 连接处的隔热等。陶瓷纤维纸：由陶瓷纤维及结合剂、添加剂，经过制浆、成型、固化干燥等工序 制成的，是密封、隔热的理想材料。可用于各种热工窑炉膨胀缝、高温衬垫等部 位保温隔热。此外，陶瓷纤维还可以用于过滤和催化剂载体材料、填密材料和摩擦材料、绝热涂料、增强材料等制造程序：在制造方法方面，熔融法与化学法（胶体法）同时并存

7、且同步发展，以适应不 同品种用途的需要。熔融法常用于生产非晶质（玻璃态）纤维，其技术含量低，生 产成本低，产品的应用量大面广，主要用于工业窑炉、加热装置耐火、隔热应用 领域中的基础材料。化学法用于生产多晶晶质纤维，该法技术含量高，生产成本 也高，附加值高，但产品仍较少，主要用于130（）°C以上高温工业窑炉的耐火隔 热及航天、航空、核能等尖端技术领域。陶瓷纤维的制造方法4. 1化学气相反应法化学气相反应法是以E2O3为原料，经熔纺制成B2O3纤维，再置于较低的温度 和氨气中加热，使B2O3与氨气反应生成硼氨中间化合物，再将这种晶型不稳定 的纤维在张力下进一步在氨气或氨与氮的混合气体中

8、加热至18（X）°C ,使二转化 成BN纤维4. 2化学气相沉积法化学气相沉积法系由鸭芯硼纤维氮化而成。制造时，先将硼纤维加热至56O°C进 行氧化，再将氧化纤维置于氨中加热至1000°C14（）0°C、4. 3聚合物前躯体法聚合物前躯体法是由聚硼氮烷熔融纺丝制成纤维后迸行交联，生产不熔化的纤 维.再经裂解制成纤维。Si3N4纤维有两种制法：一是以氯硅烷和六甲基二硅氮烷为起始原料，先合成稳 定的氢化聚硅氮烷，经熔融纺丝制成纤维，再经不熔化和烧制而得到Si3N4纤 维；二是以毗卩定和二氧化硅烷为原料，在惰性气体保护下反应生成白色的固体加 成物，再于氮气中进

9、行氨解得到全氢聚硅氮烷，再置于氮气中进行氨解得到全氢 聚硅氮烷.再置于婭类有机溶剂中深解配置成纺丝溶液，经干法纺丝制成纤维， 然后在惰性气体或氨气中于11（）0°C12（）0°C温度下迸行热处理而得氮化硅纤维。SiBN3C纤维也是采用聚合物前躯体法生产的，是一种最新的陶瓷纤维，起始原 料为聚硅氮烷，经熔融纺丝、交联、不熔化和裂解后制得纤维。Si（）2纤维是通过与制备高硅氧玻璃纤维相同的工艺制得的，先制成玻璃料块， 再进行二次熔化，得到纤维或进一步加工，再进行烧结使纤维中Si（）2的质量分 数达到95%10（）%。另外，还有以SiC）2为原料，制得纯度较高的石英纤维。应用：领

10、域：陶瓮纤维是一种新型纤维状轻质耐火材料，应用领域很广，主要用于金属基和陶瓷 基复合材料和懾热功能材料，如应用于航空、航天和其它要求耐高混和较好力学性能的部件, 包括烧蚀材料（如宇航器重返大气层的隔热罩、火箭头锥体、喷嘴、排气口和隔板等）。此外, 还可应用于熔融金属或高温气液体的过滤材料和耐极高温的绝热材料等。陶瓮纤维制品的应用领域主要是加工工业和热处理工业（工业窑炉、热处理设备及其它热工设备），其消耗長约占40%,其次是钢铁工业，其消耗長约占25%。实际用途1、各种隔热工业窑炉的炉门密封、炉口幕帘。2、高温烟道、风管的衬套、膨胀的接头。3、石油化工设爸、容器、管道的高温隔热、 保温。4、高温

11、环境下的防护衣、手套、头套、头盔、靴等。5、汽车发动机的隔热罩、重 油发动机排气管的包裏、高速赛车的信合制动摩擦衬垫。6、输送高温液体、气体的泵、压 缩机和阀门用的密封埴料、垫片。7、高混电器绝缘。8、防火门、防火帘、灭火毯、接火 花用垫于和隔热履盖等防火缝制品。9、航天、航空工业用的隔热、保混材料、制动摩擦衬 垫。10、深冷设备、容器、管道的隔热、包裏。11、高档写宇楼中的档案库、金库、保险柜 等重要场所的绝热、防火隔层，消防自动防火帘。1使用现状及展望陶瓮纤维是一种紆维状轻质耐火材料，具有重:長轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比 热小及耐机械庚动等优点，因而在机械、冶金、化工、石油、陶瓮

12、、玻璃、电于等行业都得 到了广泛的应用近几年由于全球能源价格的不断上涨、节能巳成为中国国家战路的背景下, 比隔热砖与浇筑料等传统耐材节能达1（430%的陶瓮纤维在中国国内得到了更多更广的应 用，发展前景十分看好。就未来的发展前景来看，中国的陶瓮纤维生产总長还会提高，新 的生产线仍以甩丝生产工艺为主.相对而言，喷丝毯的生产规模与占市场总長的比例将逐步 减小，喷丝毯生产工艺较适台于生产规模较小的企业，特别是早期投入资金较小的企业.甩 丝生产工艺在中国的市场竞争，也将越来越激烈了，这对消费者而言肯定是件好事，因为能 花更少的钱，就亨受到更多更好的产品了.这对中国热能应用的相关产业的发展，特别是对 工

13、业生产过程中的节能降耗而言，也肯定是件大奸事.国外在提高陶繞纤维产旻的同时，注意研制开发新品种，目前在国外陶瓷纤维的应 用带来了十分显昔的经济效益，导致陶瓮纤维的应用范围日益扩大，一些主要工业发达国家 的陶繞紆维产長继续保持持续増长的发展势头，其中尤以玻璃态硅酸铝钎维的发展最为迅 速。同时，随着陶瓮紆维应用范围的不断扩大，导致陶瓮紆维制品的生产结构随之发生重大 改变.如陶繞纤维毯（包括纤维块）的产星由过去占陶瓮纤维产旻的70%下降至45%;陶逡纤 维深加工制品（如纤维绳、布等纤维制品）、纤维纸、纤维浇注料、可塑料、涂抹料等紆维不 定形材料的产昱大幅度增长，接近于陶瓮紆维产長的15%。陶瓮纤维新品种的开发生产和 应用，大大促进丁陶査纤维的应用技术和施工方法的发展。目前我国陶査紆维已处于持续调