無(wú)機(jī)精細(xì)化學(xué)品的制備-纖維化

2.6纖維化

目前的無(wú)機(jī)纖維就其形態(tài)而言大致可分為：?jiǎn)尉Юw維、短纖維及連續(xù)纖維三類(lèi)。若按其晶相可分為：?jiǎn)尉А⒍嗑?、無(wú)定形及多相四種。

單晶纖維也稱(chēng)晶須，它沒(méi)有晶格缺陷，抗張強(qiáng)度很高，是作為高強(qiáng)度復(fù)合材料、補(bǔ)強(qiáng)材料的理想物質(zhì)，而且不隨溫度的變化而影響其性質(zhì)。短纖維是研究開(kāi)發(fā)較多的品種，也是種類(lèi)和用量較多的品種，可作為隔熱、隔音、過(guò)濾輕質(zhì)材料。連續(xù)纖維也稱(chēng)長(zhǎng)纖維，是引人注目的無(wú)機(jī)纖維，除碳纖維和玻璃纖維外，最受重視的是氧化鋁纖維和碳化硅纖維。尤其是氧化鋁纖維，具有高溫下抗張強(qiáng)度極佳的優(yōu)點(diǎn)，可與玻璃、陶瓷或金屬制成復(fù)合材料，用途甚廣。2.6纖維化

高性能無(wú)機(jī)纖維主要是指碳纖維、硼纖維、碳化纖維和氧化鋁纖維，用于樹(shù)脂、金屬和陶瓷基體的增強(qiáng)，其高的比強(qiáng)度和比模量使復(fù)合材料具有比純金屬更佳的物理性能，尤其是碳化纖維和氧化鋁纖維的復(fù)合材料在軍事和空間技術(shù)方面起著無(wú)可比擬的作用。以金屬(如鋁、鎂、鈦或其合金)為基體，用纖維、晶須或纖維粉粒增強(qiáng)復(fù)合而成的復(fù)合材料，其強(qiáng)度可增至鋁的10倍，硬度為鋼的2倍，密度只有鋼的1／3。它比高聚物基體復(fù)合材料具有更高的強(qiáng)度、硬度和熱穩(wěn)定性。用它制造飛機(jī)，將比現(xiàn)在的飛機(jī)飛得更高、更快、更靈活。若以陶瓷為基體，以連續(xù)或不連續(xù)或晶須為增強(qiáng)材料制成的陶瓷復(fù)合材料，比普通陶瓷具有更高的強(qiáng)度和可靠性，主要用于高性能軍事設(shè)備、宇航引擎、切削工具及耐磨的機(jī)械部件。2.6纖維化

高性能增強(qiáng)纖維復(fù)合材料具有以下優(yōu)點(diǎn)。

(1)比強(qiáng)度和比剛度高。這是由于空間技術(shù)發(fā)展對(duì)材料性能提出了更高要求所確定的。這樣不僅可以減輕飛行器的重量，宇航飛行器的重量每減少lkg，就可節(jié)約500kg的發(fā)射燃料；而且飛行器將飛得更高更快。

(2)高溫性能好，可以在l000℃左右的高溫下穩(wěn)定有效地工作。(3)抗疲勞和抗熱震性良好，可以使突發(fā)事故的破壞性減到最小，而且可以防止由于熱應(yīng)力急劇增大而引起材料的破壞。(4)使用壽命長(zhǎng)。可以進(jìn)行局部修補(bǔ)，這是單一材料不可能達(dá)到的。2.6纖維化

一、氧化鋁纖維Al2O3短纖維具有超高溫絕熱的特點(diǎn)，最高使用溫度可達(dá)1482—1650℃，其成品形式有紙、氈、散裝纖維、板材、真空成型制品等，有十分顯著的節(jié)能效果，越來(lái)越受到人們的歡迎。其用途主要有：(1)作為增強(qiáng)纖維可用于金屬、塑料、橡膠和陶瓷中?？梢杂糜谠鰪?qiáng)的金屬基質(zhì)有鋁、鎂、銅、鐵、鎳、鈦以及各種合金。由于它不易與熔融金屬反應(yīng)，因此特別適用于強(qiáng)化金屬，提高復(fù)合材料在高溫下的比強(qiáng)度、比彈性、抗疲勞強(qiáng)度、耐蝕性等特點(diǎn)。2.6纖維化

(2)作為耐火絕熱材料，由于氧化鋁纖維質(zhì)輕、導(dǎo)熱性低、熱容小、熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性高，可以制成各種板材、多用氈等產(chǎn)品，廣泛用于高溫爐、電爐、原子反應(yīng)堆等處。例如，多用氈用于高溫爐，間歇操作時(shí)可節(jié)能20％～50％，連續(xù)操作時(shí)可節(jié)能40％～70％，可見(jiàn)是非常理想的保溫材料。另外，還可以制成耐高溫和突然閃熱的防護(hù)服布、耐火護(hù)墻板，以及能經(jīng)受多次1200℃淬火的澆注材料等。(3)作為過(guò)濾材料，用不同的氧化鋁纖維可制成過(guò)濾管和過(guò)濾片，用于油水乳劑和油水混合液，甚至乳膠液的分離，也可用于過(guò)濾除去固體顆粒。(4)作為催化劑載體，氧化鋁纖維氈可作為鉑催化劑的載體。這種催化劑可將汽車(chē)和摩托車(chē)尾氣中的一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，減少對(duì)環(huán)境的污染；同時(shí)，由于用氧化鋁做載體，還可大大提高其使用壽命2.6纖維化

二、碳化硅纖維碳化硅纖維與金屬或陶瓷制成的復(fù)合材料，其主要用途有以下方面。(1)用作航天工業(yè)材料。碳化硅纖維復(fù)合樹(shù)脂用于制作飛機(jī)的主體和機(jī)翼，其重量減輕2／3；用于制作火箭的外殼，不僅重量輕、強(qiáng)度高，而且熱膨脹系數(shù)也大大減少。(2)用作體育器材。由于該材料質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐熱性能好，可以廣泛用于制造賽艇、賽車(chē)、摩托車(chē)和輕快自行車(chē)；也可制造網(wǎng)球拍、跳桿等。(3)用作醫(yī)療器材。由于該材料的X—射線(xiàn)透過(guò)性強(qiáng)、材質(zhì)強(qiáng)度高，用于制造X—光機(jī)的部件和人造關(guān)節(jié)。(4)用于特殊的地下電纜、輸水管道、橋梁等的工程材料。(5)用于高科技領(lǐng)域。

為了滿(mǎn)足空天飛機(jī)的防熱要求，目前正在研究用快速固化粉末冶金工藝制造純度很高、質(zhì)量很輕的耐高溫合金。美國(guó)已研制出高速固化鈦硼合金，它在高溫下的強(qiáng)度可達(dá)到目前使用的鈦合金在室溫下的強(qiáng)度，這種合金適宜用來(lái)制造機(jī)身內(nèi)層結(jié)構(gòu)骨架。機(jī)頭與機(jī)翼等溫度最高的部位，要求采用碳復(fù)合材料