低氧化铝含量的氧化铝初生纤、氧化铝纤维及其制备方法、氧化铝纤维毯及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低氧化铝含量的氧化铝初生纤，由氧化铝胶体经成纤、集棉处理得到；所述氧化铝胶体由聚合氧化铝溶胶、硅溶胶、添加助剂与纤维增强剂反应得到；所述添加助剂包括乳酸、聚乙烯醇、乙醇与水；所述纤维增强剂选自氧化铜和/或氧化铅。与现有技术相比，本发明专利技术通过在氧化铝胶体制备中加入纤维增强剂，利于胶体成胶，增大纤维韧性，使得抗拉强度满足要求的同时，降低氧化铝的含量，降低了生产成本，同时还使得到的氧化铝纤维具有较低的渣球含量，较好的隔热性能，提高了纤维的抗拉强度，使其应用领域广泛。

【技术实现步骤摘要】
低氧化铝含量的氧化铝初生纤、氧化铝纤维及其制备方法、氧化铝纤维毯及其制备方法
本专利技术属于耐火材料
，尤其涉及一种低氧化铝含量的氧化铝初生纤、氧化铝纤维及其制备方法、低氧化铝含量的氧化铝纤维毯及其制备方法。
技术介绍
普通陶瓷纤维作为纤维状轻质耐火材料，在冶金、石油化工、电力、建材、有色金属等行业工业窑炉上得到广泛应用，是一种性能优良的节能保温材料。普通陶瓷纤维的主要组成包括：Al2O340％～50％，SiO245％～55％，CaO＜0.1％，MgO＜0.1％。但由于陶瓷纤维的生产工艺多采用甩丝或者喷吹进行生产，纤维借助压缩气体或机械力形成，导致其表面存在缺陷，且粗细不均匀、渣球含量高(渣球含量70目：10％～20％)、使用温度较低(使用温度在1250℃以下)、导热系数高(毯平均温度500℃的导热系数＜0.15W/(m·K))，隔热性能差，无法应用在对渣球含量要求严格行业的技术要求。氧化铝纤维作为新型纤维耐火材料，因其耐温度高、高强度(纤维平均抗拉强度为70～80kg/m2)、高模量、低导热率、高抗化学侵蚀能力等明显优于陶瓷纤维的优点，长期使用温度为1200℃～1500℃，最高使用温度为1600℃，广泛应用于大型冶金工业炉、陶瓷行业的电瓷烧成窑和陶瓷焙烧炉、高温窑炉等。现有生产多采用溶胶凝胶法法制备生纤，通过高温锻烧等工艺制备氧化铝纤维，使氧化铝纤维、纤维毯渣球含量低(渣球含量70目：＜0.5％)，导热系数低(毯平均温度500℃的导热系数＜0.12W/(m·K))。但普通氧化铝纤维的主要组成包括Al2O370％～72％，SiO227％～30％，CaO＜0.1％,，MgO＜0.1％，由于氧化铝含量高，一方面，原料成本价格高，每吨20万左右；另一方面，晶体结晶温度高，导致所需热处理的温度高，耗电量大，致使氧化铝的生产成本高，市场价居高不下。如果降低氧化铝含量，会导致纤维抗拉强度低，成品氧化铝纤维和氧化铝纤维毯长期高温环境下容易粉化，使用寿命短。随着耐火纤维的广泛使用，某些行业需要一些渣球含量低，成本低的耐火材料，普通陶瓷纤维因为渣球含量高而不能满足客户需求；而氧化铝纤维虽然渣球含量低但是其价格高，让客户望而却步。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种隔热性能好且渣球含量低的低氧化铝含量的氧化铝纤维及其制备方法、低氧化铝含量的氧化铝纤维毯及其制备方法。本专利技术提供了一种低氧化铝含量的氧化铝初生纤，由氧化铝胶体经成纤、集棉处理得到；所述氧化铝胶体由聚合氧化铝溶胶、硅溶胶、添加助剂与纤维增强剂反应得到；所述添加助剂包括乳酸、聚乙烯醇、乙醇与水；所述纤维增强剂选自氧化铜和/或氧化铅。优选的，所述聚合氧化铝溶胶中氧化铝的浓度为15～30wt％；所述聚合氧化铝溶胶中氧化铝与硅溶胶中二氧化硅的质量比为(50～70)：(30～50)；所述添加助剂中乳酸、聚乙烯醇、乙醇与水的质量比为(0.1～1)：(4～10)：(0.3～1)：(80～150)；所述添加助剂的质量为聚合氧化铝溶胶中氧化铝与硅溶胶中二氧化硅的总质量的5％～15％；所述纤维增强剂的质量为聚合氧化铝溶胶、硅溶胶、添加助剂与纤维增强剂总质量的0.5％～5％。优选的，所述聚合氧化铝溶胶按照以下方法制备：将铝粉、盐酸与蒸馏水按照摩尔比(1～1.8)：1：(15～35)的比例混合，在60℃～90℃下加热回流反应，得到聚合氧化铝溶胶。优选的，所述氧化铝胶体在25℃下的粘度为1500～3000cP。优选的，所述反应的温度为70℃～130℃；反应的时间为2～5h；氧化铝胶体通过甩丝或喷吹成纤；甩丝成纤时甩丝辊转速为1500～4500r/min；喷吹工艺的喷吹压力为0.2～0.9MPa；成纤距离为3000～10000mm；所述集棉处理的温度为30℃～90℃；集棉处理的湿度为10～20RH％。本专利技术还提供了一种低氧化铝含量的氧化铝纤维的制备方法，包括：将上述的氧化铝初生纤经高温煅烧，得到氧化铝纤维。优选的，所述高温煅烧包括低温处理、中温处理与高温处理；所述低温处理的温度为0℃～500℃；低温处理的时间为90～180min；所述中温处理的温度为500℃～1100℃；中温处理的时间为30～90min；所述高温处理的温度为1100℃～1200℃；高温处理的时间为30～60min。本专利技术还提供了一种上述制备方法所制备的低氧化铝含量的氧化铝纤维；所述氧化铝纤维中Al2O3含量为50～70wt％，SiO2含量为30～50wt％。本专利技术还提供了一种低氧化铝含量的氧化铝纤维毯的制备方法，包括：A1)将权利要求1～5任意一项所述的氧化铝初生纤通过针刺，得到氧化铝纤维毯生坯；A2)将所述氧化铝纤维毯生坯经高温煅烧，得到氧化铝纤维毯。本专利技术还提供了上述方法制备的低氧化铝含量的氧化铝纤维毯；所述氧化铝纤维毯中Al2O3含量为50～70wt％，SiO2含量为30～50wt％。本专利技术提供了一种低氧化铝含量的氧化铝初生纤，由氧化铝胶体经成纤、集棉处理得到；所述氧化铝胶体由聚合氧化铝溶胶、硅溶胶、添加助剂与纤维增强剂反应得到；所述添加助剂包括乳酸、聚乙烯醇、乙醇与水；所述纤维增强剂选自氧化铜和/或氧化铅。与现有技术相比，本专利技术通过在氧化铝胶体制备中加入纤维增强剂，利于胶体成胶，增大纤维韧性，使得抗拉强度满足要求的同时，降低氧化铝的含量，降低了生产成本，同时还使得到的氧化铝纤维具有较低的渣球含量，较好的隔热性能，提高了纤维的抗拉强度，使其应用领域广泛。实验表明，本专利技术制备的低氧化铝含量的氧化铝初生纤、氧化铝纤维、氧化铝纤维毯：Al2O3:50～70wt％，SiO2:30～50wt％，渣球含量(大于70目)＜0.5％，毯平均温度500℃的导热系数＜0.12W/(m·K)，纤维平均抗拉强度为80～95kg/m2，使用温度1200℃～1500℃，生产成本降低15000～20000元/吨。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种低氧化铝含量的氧化铝初生纤，由氧化铝胶体经成纤、集棉处理得到；所述氧化铝胶体由聚合氧化铝溶胶、硅溶胶、添加助剂与纤维增强剂反应得到；所述添加助剂包括乳酸、聚乙烯醇、乙醇与水；所述纤维增强剂选自氧化铜和/或氧化铅。其中，本专利技术对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。所述聚合氧化铝溶胶中氧化铝的浓度优选为15～30wt％；在本专利技术中，所述聚合氧化铝溶胶优选按照以下步骤制备：将铝粉、盐酸与水混合，加热回流反应，得到聚合氧化铝溶胶；所述水优选为蒸馏水；所述铝粉、盐酸与水的摩尔比优选为(1～1.8)：1：(15～35)，更优选为(1～1.8)：1：(20～35)，再优选为(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低氧化铝含量的氧化铝初生纤，其特征在于，由氧化铝胶体经成纤、集棉处理得到；/n所述氧化铝胶体由聚合氧化铝溶胶、硅溶胶、添加助剂与纤维增强剂反应得到；所述添加助剂包括乳酸、聚乙烯醇、乙醇与水；所述纤维增强剂选自氧化铜和/或氧化铅。/n

【技术特征摘要】
1.一种低氧化铝含量的氧化铝初生纤，其特征在于，由氧化铝胶体经成纤、集棉处理得到；
所述氧化铝胶体由聚合氧化铝溶胶、硅溶胶、添加助剂与纤维增强剂反应得到；所述添加助剂包括乳酸、聚乙烯醇、乙醇与水；所述纤维增强剂选自氧化铜和/或氧化铅。


2.根据权利要求1所述的氧化铝初生纤，其特征在于，所述聚合氧化铝溶胶中氧化铝的浓度为15～30wt％；所述聚合氧化铝溶胶中氧化铝与硅溶胶中二氧化硅的质量比为(50～70)：(30～50)；所述添加助剂中乳酸、聚乙烯醇、乙醇与水的质量比为(0.1～1)：(4～10)：(0.3～1)：(80～150)；所述添加助剂的质量为聚合氧化铝溶胶中氧化铝与硅溶胶中二氧化硅的总质量的5％～15％；所述纤维增强剂的质量为聚合氧化铝溶胶、硅溶胶、添加助剂与纤维增强剂总质量的0.5％～5％。


3.根据权利要求1所述的氧化铝初生纤，其特征在于，所述聚合氧化铝溶胶按照以下方法制备：
将铝粉、盐酸与蒸馏水按照摩尔比(1～1.8)：1：(15～35)的比例混合，在60℃～90℃下加热回流反应，得到聚合氧化铝溶胶。


4.根据权利要求1所述的氧化铝初生纤，其特征在于，所述氧化铝胶体在25℃下的粘度为1500～3000cP。


5.根据权利要求1所述的氧化铝初生纤，其特征在于，所述反应的温度为70℃～130℃；反应的时间为2～5h；
氧化铝胶体通过甩丝或喷吹成纤；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成龙，李梅，岳耀辉，鹿明，
申请(专利权)人：山东鲁阳浩特高技术纤维有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37