镁铝尖晶石纤维及纤维板的制备与性能研究

作     者：崔宏亮 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘和义;尹德良

授予年度：2015年

学科分类：082902[工学-木材科学与技术] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：聚合氯化铝 溶胶-凝胶法 镁盐 MgAl2O4纤维 纤维板 

摘      要：本文采用溶胶-凝胶法,以无水氯化铝和铝粉为原料先一步反应制备出聚合氯化铝溶液,而后将聚合氯化铝与镁盐溶液混合反应获得镁铝尖晶石纤维前驱体纺丝液。前驱体纺丝液经离心甩丝和空气气氛下热处理后制备出直径细小、有一定韧性的连续MgAl204纤维。研究采用傅里叶变换红外光谱分析仪(FT-IR)对前驱体纤维的分子结构进行分析;采用差示扫描量热-热重分析(DSC-TG)确定纤维的热处理机制;采用扫描电子显微镜(SEM)来观察纤维微观结构。结果表明,纤维前驱体在585℃时开始结晶,且除MgAl2O4相外无其他相出现。在空气气氛下,前驱体纤维先以3℃C/min加热至600℃,而后以5℃/min加热至1000℃并保温2h,经该热处理后的纤维直径为5-8μm,纤维长度可达到10cm以上,晶粒尺寸约为25nm,纤维质地柔软并具有一定韧性。本文采用湿法成型制备MgAl2O4纤维板,利用“真空吸滤成型+加压整平的方法,以MgAl2O4纤维为原料,前驱体纺丝液加水稀释后为粘结剂,制备出纤维板湿坯,纤维板湿坯经烘干煅烧后得到表面平整、厚度均匀、密度可控的镁铝尖晶石纤维板。镁铝尖晶石纤维预先煅烧到1000℃制备的纤维板经1600℃高温预处理2h,再经1600℃高温煅烧12h后,纤维板的各方向的收缩率不超过7.5%。纤维板的密度为0.54g/cm3时,400℃下导热系数为0.34W/m.K,厚度方向压缩10%的压缩强度为0.39MPa。本文还采用胶体法制备MgAl2O4纤维板,实验以MgAl2O4纤维为原料,采用聚合氯化铝溶胶为粘结剂,常压成型得到湿坯,纤维板湿坯经烘干煅烧后得到表面平整、厚度均匀可控的镁铝尖晶石纤维板。与“真空吸滤成型+加压整平的方法相比,以胶体法制备出的MgAl204纤维板抗压强度更高,厚度方向压缩10%的压缩强度可达1.50MPa,永久线收缩率更小,镁铝尖晶石纤维预先煅烧到1000℃制备的纤维板经1600℃C高温预处理2h,再经1600℃高温煅烧12h后,纤维板的长度和宽度方向的收缩率仅约为1.4%。纤维板的密度为0.91 g/cm3时,400℃下导热系数为0.56 W/m.K。