納米氧化鋁范文
時間：2023-04-02 11:29:14
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篇1
關鍵詞：高嶺土;納米氧化鋁技術;堿熔法;酸溶法;嶺土資源 文獻標識碼：A
中圖分類號：TB383 文章編號：1009-2374（2016）04-0069-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.04.035
傳統的納米氧化鋁制備方法包括液相法、氣相法、固相法，這些方法的制備成本比較高，而以高嶺土作為原材料來制備納米氧化鋁，不僅可以提取大量的白炭黑，還可以提高高嶺土資源利用率，實現高嶺土深加工，具有良好的經濟效益。當前，高嶺土制備納米氧化鋁技術在細度、純度等方面還需要進一步改進，通過分析其工藝技術參數，加快對高嶺土制備納米氧化鋁技術的研究。
1 高嶺土結構特征
高嶺土質軟、白度高，具有良好的電絕緣性、粘結性和可塑性，很容易分散懸浮在水面上，并且具有較高的耐火性、陽離子交換量低、抗酸溶性好等理化性質，被廣泛地應用在國防、醫藥、涂料、化工、橡膠、陶瓷、造紙等行業中，還應用在宇宙飛船和航天飛機的耐高溫瓷器件中。高嶺土主要由疊片狀、管狀、微小片狀，粒徑小于2μm埃洛石、珍珠石、地開石、高嶺石等簇礦物，結構式為Al4[Si4O10]（OH）S，多水高嶺石和高嶺石是主要的礦物成分，并且高嶺土中包含微量的MgO、CaO、Na2O、K2O，少量的TiO2、Fe2O3，大量的SiO2、Al2O3等。通過分析高嶺土的礦物晶體結構，這種晶體主要呈六方片狀，由鋁氧八面體、SiO2六方網層、SiO4四面體通過（Si2O2）n的陽離子和[AlO（OH）2]面按照1∶1頂角連接方式組成層狀結構，氫鍵連接層間，無水分子和離子。
2 納米氧化鋁特性
納米氧化鋁粉粒徑尺寸處于1～100nm，其不僅具有納米效應，而且具有較強的化學活性和光吸收能力，顆粒間結合力較大、熔點低、表面張力大、表面積大，在一定條件下很容易發生化學反應，在低溫狀態下不具有熱絕緣性。同時，納米氧化鋁內部含有多種晶型，納米氧化鋁的晶型不同，其特點也不同，例如，α-Al2O3可用于制備高機械強度、高韌性、高硬度、高強度的陶瓷件，如磨料、模具、切削工具等;β-Al2O3可具有良好的離子導電性，在電池制備中應用了大量的β-Al2O3燒結體;γ-Al2O3的活性高、比表面積大，被廣泛用作加氫脫硫和加氫催化劑、石油煉制催化劑、汽車尾氣催化劑等。納米氧化鋁液相傳質需要的能量較小，燒結溫度相對較低，這使得納米氧化鋁燒結制品的氣孔率較低，可用于制備激光窗口、高壓鈉燈管、透明陶瓷等。
3 高嶺土制備氧化鋁工藝
高嶺土中含有大量的二氧化硅、氧化鋁等化學成分，使用高嶺土來制備氧化鋁，首先分離高齡土中的鋁和硅，形成二氧化硅、硅化物或者鋁鹽，分離過程中鋁氧鍵、硅氧鍵、氫鍵斷裂，鋁離子、氧離子、硅離子之間組合形成新鍵，整個高嶺土結構被破壞。結合硅、鋁分離過程中使用的不同反應劑，可以分為堿熔法和酸熔法。
3.1 堿熔法
堿熔法也稱為拜耳法，主要用于制備工業化氧化鋁，這種方法必須使用鋁硅比例較高的高嶺土。在高溫條件下，堿和高嶺土發生反應，堿和氧化鋁生產鋁酸鈉，雨水浸泡以后可以得到鋁酸鈉漿液，通過物理分離方法，可以將高嶺土中的氧化鋁成分溶出，其中大部分硅、鈦和鐵和堿發生反應形成難溶性化合物，從漿液中沉淀下來。堿熔法制備氧化鋁主要是利用鋁酸鈉溶液酸化，制備過程中得到溶膠或者沉淀，經過煅燒、干燥、洗滌等工序得到氧化鋁。在運用這種方法時，凝膠和沉淀物的煅燒條件、干燥洗滌方法、膠溶劑選擇、酸化添加量、雜質成分、鋁酸鈉溶液濃度等直接影響著氧化鋁的性能。
3.2 酸熔法
酸熔法是指在高溫條件下高嶺土和活性強的酸性氧化物、有機酸或者無機酸發生反應，在H+作用下，高嶺土中的鋁氧鍵、硅氧鍵發生斷裂，和其他離子組成新鍵，生產二氧化硅和可溶性鹽。隨著精細陶制備對于高嶺土質量的要求越來越高，堿熔性方法制備的氧化鋁含有大量的鈉離子，影響了高純度氧化鋁生成，而通過酸溶性方法制備氧化鋁，其鈉離子含量明顯降低，雖然成本相對較高，操作工藝更加復雜，但是低鈉酸法氧化鋁具有更廣泛的市場前景。
4 高嶺土制備納米氧化鋁存在的問題
以含鋁量較大的高嶺土為原材料制備納米氧化鋁，主要經過兩個步驟：第一，使用堿或者酸和高嶺土中的硅、鋁等化學成分發生反應生產不可溶性物質和可溶性物質，將鋁和硅分離;第二，以鋁、硅分離得到的可溶性堿式鹽或者酸式鹽為原材料，運用納米技術，最終制備納米氧化鋁。但是，當前高嶺土制備納米氧化鋁主要以下兩個問題：第一，高嶺土中的雜質礦物質較多，其品質受到影響，加大了浸出液提純難度;第二，普通堿熔或者酸溶條件下，高嶺土殘渣中的氧化鋁含量非常高，鋁浸出率較低，這就導致高嶺土中鋁含量遠遠高于浸取液中鋁含量，使得高嶺土制備納米氧化鋁成本較高。當前，我國專家學者長期分析和研究對高嶺土進行無機酸處理，然后再制備納米氧化鋁，但是仍然存在一些問題，鹽酸是一種常用的高酸度、低腐蝕性的無機酸，但是在酸浸反應過程中大量鹽酸揮發，難以保證鹽酸濃度，并且酸浸過程中高濃度酸消耗量較大，使得鋁鹽中含有大量游離酸，煅燒過程中產生大量有害氣體，一方面對自然環境產生嚴重污染，另一方面操作過程中容易自燃，不能用于工業化生產。
5 高嶺土制備納米氧化鋁技術
5.1 粉體制備
本文以提純后鋁鹽溶液作為原材料，制備納米氧化鋁，分析和研究各項工藝參數對納米氧化鋁性能的影響。以碳酸氫銨和鋁酸鈉溶液為原料，通過碳酸鋁銨熱解法和勃姆石凝膠法，碳酸鋁銨熱解法是一種常見的沉淀法，向鋁酸鈉溶液中添加適量的HCl，生成AlCl3溶液，添加碳酸氫銨溶液，產生碳酸鋁銨沉淀，經過洗滌、干燥、煅燒等工藝后，產生納米氧化鋁。勃姆石凝膠法是在鋁酸鈉溶解中添加碳酸氫銨，使AlO2發生水解，生成Al（OH）3沉淀，然后添加適量的稀硝酸，生成AlOOH溶膠，然后經過脫水得到凝膠，再通過干燥、老化、洗滌等工藝得到勃姆石干凝膠，粉碎煅燒以后得到納米氧化鋁。
5.2 性能表征
由MAX-IIIC全自動X射線衍射儀（管電流為30mA，管電壓為40kV，λ=1.5433）獲得納米氧化鋁的X-Ray衍射花樣，由FT-IR5700NICOLET智能型傅里葉紅外光譜儀得到不同溫度下三氧化二鋁的FT-IR花樣和前驅體，由H-600型電子顯微鏡觀測納米氧化鋁的顆粒尺寸和形貌。
5.3 結果分析和討論
5.3.1 煅燒溫度對氧化鋁浸取率的影響。高嶺土經過煅燒后，其內部組織結構發生變化，可以增大高嶺土活化能，加快氧化鋁酸溶。高嶺土晶態結構隨著煅燒溫度不斷升高轉化為非晶態結構，對摩爾比、酸浸時間、酸浸溫度進行正交試驗，最佳的制備工藝參數為：摩爾比為1/7，酸浸時間3h，酸浸溫度100℃。根據試驗數據，計算氧化鋁浸取率，氧化鋁浸取率和煅燒溫度之間的關系圖，如圖1所示。從圖1可以看出在其他條件不變時，氧化鋁浸取率在700℃時達到最高。
5.3.2 分散劑對納米氧化鋁粉體和干凝膠的影響。在酸浸中添加合適分散劑有助于緩解氧化鋁粉體團聚，實驗研究了采用氨水為滴定劑，PEG-6000、六偏磷酸鈉對納米氧化鋁粉體的影響。在800℃高溫環境下煅燒后三氧化二鋁粉體主要呈現針狀，采用六偏磷酸鈉為分散劑制備的納米氧化鋁粉體發生嚴重的團聚現象，粒徑約Φ8nm80nm;采用PEG-6000為分散劑制備的納米氧化鋁粉體具有良好的分散性，粒徑約Φ5nm55nm。
5.3.3 沉淀劑對納米氧化鋁粉體形貌的影響。采用碳酸氫銨和氨水作為沉淀劑，觀察凝膠生成狀況，經過實驗驗證，在納米氧化鋁粉體制備過程中添加氨水沉淀劑產生的干凝膠分散效果和粒徑大小都遠遠比不上碳酸氫銨沉淀劑。氧化鋁粉體經過煅燒后的形貌通過TEM進行分析，氨水滴定的納米氧化鋁粉體主要呈現針狀，粒徑約34～50nm，碳酸氫銨滴定的納米氧化鋁粉體主要呈現顆粒狀，粒徑約12～15nm，這是由于氫離子和碳酸氫根離子在滴定過程中發生反應，釋放大量二氧化碳氣體，加快了凝膠分散。
5.3.4 干凝膠煅燒溫度對納米氧化鋁晶型的影響。煅燒過程中干凝膠受到高溫影響，結構水、自由水和吸附水都消失，分解生成氧化鋁。利用紅外光譜儀進行觀測，400℃以下低溫環境下，前驅體還沒有發生分解，3132cm-1位置出現自由水、吸附水的伸縮振動峰，1300cm-1位置Al（OH）3中羥基的吸收峰特征比較明顯，逐漸轉變為無定形體。隨著煅燒溫度不斷升高，600℃～1000℃煅燒的納米氧化鋁粉體在3220cm-1、1370cm-1位置出現H-O特征峰。
6 結語
我國各個地區的高嶺土資源非常豐富，在耐火材料、陶瓷、橡膠、化妝品、涂料、化工、造紙等行業應用廣泛。當前，高嶺土制備納米氧化鋁技術研究非常廣泛，但是其在細度、純度等方面還存在一些問題，在未來發展過程中應加大高嶺土制備納米氧化鋁技術研究，仔細分析各種影響因素對納米氧化鋁加工制備的影響，推動這種工藝技術的快速發展。
參考文獻
篇2
1、概述
單晶渦輪葉片是高性能航空發動機研制的重要關鍵部件，使用性能要求高，制造難度大，被譽為“現代制造業皇冠上的明珠”。目前單晶葉片朝著單晶合金與高效冷卻技術融合的方向發展，因此單晶葉片具有薄壁空心、內腔結構復雜等結構特點，要求陶瓷型芯應具有更好的高溫性能。為適應這種需要，比硅基型芯具有更好高溫性能的氧化鋁陶瓷型芯在近些年得到迅速發展。與氧化硅基陶瓷型芯相比，氧化鋁基陶瓷型芯化學穩定性、抗蠕變性能好，可保證內腔結構復雜的定向柱晶和單晶葉片的尺寸精度和合格率，并能降低葉片的制造成本，因此非常適合于使用溫度大于1550℃內腔結構復雜的單晶葉片的澆注。
2、單晶葉片用氧化鋁陶瓷型芯的發展
氧化鋁陶瓷型芯以電熔剛玉作為基體材料，添加MgO、SiO2、TiO2及稀土氧化物作為礦化劑。由于電熔剛玉具有石英玻璃無法比擬的熱強度和熱穩定性，而且電熔剛玉在焙燒和使用過程中沒有晶型轉變，結構穩定，與電熔剛玉型殼具有相匹配的熱膨脹率，因此氧化鋁陶瓷型芯更適合于鑄造單晶和共晶葉片。
歐洲某國家自20世紀70年代起就將氧化鋁陶瓷型芯應用于生產單晶葉片，在氧化鋁陶瓷型芯的研究和應用方面走在了世界前列[1]。目前氧化鋁陶瓷型芯在該國家獲得廣泛應用。
我國氧化鋁陶瓷型芯的研制起步于20世紀90年代后期，在此方面的研究均取得一些研究成果。進入21世紀后，國內各航空發動機制造公司也相繼開展氧化鋁陶瓷型芯的研究，并取得一定的技術突破。國內某研究院先后研究出型號為AC-1和AC-2的氧化鋁基陶瓷型芯。其中AC-1型芯組成為：92%～99%的α-Al2O3，1%～8%的TC-1礦化劑，外加13%～18%的增塑劑。AC-1型芯已經應用于定向和單晶葉片的澆注。
國內某研究所制備了Al2O3/SiO2納米復合陶瓷型芯。研究結果表明：SiO2加入納米粉后，大大改善了材料的流動性，對陶瓷型芯的成型非常有利。這樣，在同等條件下就能減少增塑劑的加入量，從而有利于陶瓷型芯綜合性能的提高SiO2納米粉的加入也改善了陶瓷型芯的燒結狀態；加入SiO2納米粉的陶瓷型芯的室溫強度大幅度提高。
3、氧化鋁陶瓷型芯的脫芯技術
氧化鋁陶瓷型芯脫芯技術主要包括兩個方面，一方面是型芯本身的脫芯性能，反映在其孔隙率的大小及強度的高低，其孔隙率越大，強度低一些，其脫芯性能也就越好；另一方面是脫芯的工藝方法，主要是脫芯設備。
在脫芯性能研究方面，西方某公司取得重大突破。其研制成功的復合型芯，即型芯外層具有堅實密集表面，而內部卻具有蜂窩狀多孔結構，型芯具有40%～60%的孔隙率，70Kg/cm2的機械強度，使其獲得了良好的退讓性及脫芯性能，從而能夠有效地防止金屬在凝固收縮過程中，因受型芯阻礙而在鑄件內腔產生熱裂紋，多孔的內部結構能使腐蝕液（KOH或NaOH溶液）較快地溶解型芯，從而達到脫出型芯的目的[5]。
氧化鋁陶瓷型芯脫芯工藝方法有環保和非環保兩種。非環保的方法為熔融氟鹽法，氟離子的揮發對環境及人體都有非常大的危害保的方法為堿溶液脫除法，是氧化鋁陶瓷型芯工程化應用重點發展的方向。但是由于氧化鋁型芯的主要成分是剛玉，它在常壓加熱的條件下幾乎不與強堿反應，因此很難脫除，需要在特殊條件下脫除。由于非環保脫芯受限制，環保脫芯困難，長久以來一直阻礙著此類型芯的應用。但是，目前由于單晶葉片研制與工程化的迫切需求，西方等航空發動機技術發達國家都不斷加大氧化鋁陶瓷型芯脫芯技術的研發力度，取得了長足的發展。如歐洲某國家已研制成功氧化鋁陶瓷型芯的超高溫高壓強堿脫芯設備，4h～5h可將氧化鋁型芯脫除，取得很好的脫芯效果，并已經取得工程化應用。西方等公司相繼開發出高溫高壓噴射脫除氧化鋁陶瓷型芯的專利技術。西方某公司的脫芯技術包括三個方面：一是把高壓苛性堿液流引向型芯，將其軟化或溶解。二是把高壓苛性堿液體流定位在型芯的下面，將高壓流以脈沖的方式向上沖向型芯，將型芯軟化或溶解。三是可以用此高壓流修整光亮鑄件，將鑄件型腔或表面的殘渣清理掉。西方另一公司的脫芯技術為將葉片固定在噴射脫芯設備內，用高溫高壓苛性堿溶液對著型芯噴射。苛性堿溶為45%的KOH，溫度為100～150℃，壓力為400psi（約27個大氣壓）。
我國在氧化鋁陶瓷型芯脫芯性能研究方面，處于一個相對較低的水平，某研究院研制的AC-2型氧化鋁陶瓷型芯37%的孔隙率，與西方某公司研制的多孔氧化鋁陶瓷型芯50%左右的孔隙率相比，具有較大差距，因此其脫芯比較困難。我們國家在脫芯設備方面也做了一些研究工作，并取得一定進展。某研究院研制的高溫高壓脫芯設備，其采用40%濃度的KOH溶液，加溫260℃±5℃，加壓（120～130）大氣壓，再配合高壓水槍噴射葉片內腔，經多次脫芯，取得了可以接受的脫芯效果。
篇3
本發明涉及一種陶瓷基復合材料成形技術，綜合了壓注、注凝、浸滲的原理，用以制備形狀復雜、結構組分密度均勻、高強度的陶瓷基復合材料坯體，再進行燒結即可獲得高韌性陶瓷基復合材料制品。本發明提出的技術是一種創新的、制備高性能復雜形狀纖維增強陶瓷基復合材料的低成本、近凈尺寸的成形技術，與現有纖維增強陶瓷基復合材料成形制備技術相比，具有明顯的優越性，成形時間短、生產效率高。
專利號：200810228400.2
氮化鋁陶瓷材料及其制備方法
本發明公開了一種氮化鋁陶瓷材料及其制備方法。該方法是在現有常用制備方法的原料中添加納米氧化鋁，再按照常規制備工藝進行制備。可通過直接添加納米氧化鋁或添加有機鋁，如仲丁醇鋁、異丙醇鋁或乙酰丙酮鋁，并借助有機鋁的低溫分解間接獲得原位生長的納米氧化鋁。該方法可應用于干壓成形和流延成形，采用常壓或熱壓燒結等陶瓷制備工藝，可獲得分散特性好、均勻混合的氮化鋁和納米氧化鋁漿料，有利于提高物料的燒結活性、降低燒結溫度，以及提高陶瓷基板的色澤一致性、平整度和粗糙度，降低生產成本，在氮化鋁陶瓷生產領域具有廣泛的應用。
專利號：200810224311.0
一種碳化硅陶瓷的制備方法
本發明公開了一種碳化硅陶瓷的制備方法，具體為：采用固相燒結法，將竹炭粉碎研磨后，與硅粉按質量比1:3混合，將硅碳混合物與酚醛樹脂按質量體積比為1:1混合均勻；將混合物在140℃下預加熱成形；在真空或者Ar氣氛狀態下，將溫度升高到設定的最終燒結溫度進行高溫燒結；保持溫度30min，冷卻制得SiC陶瓷材料。本發明利用竹材生物結構通過高溫燒結而得到的碳化物材料，竹材在絕氧條件下進行炭化得到具有竹材孔隙結構的炭骨架，以此作為陶瓷相滲入和反應的生物模板，通過金屬或者無機非金屬物質滲入、燒結反應，使得到的陶瓷不僅具有竹材的精細結構，而且增加了反應面積，提高了合成速度，具有一般陶瓷制備方法無法比擬的優點。
專利號：200810224957.9
精鑄用自反應氧化鋁基復合陶瓷型芯及其制備方法
本發明提供了精鑄用自反應氧化鋁基復合陶瓷型芯及其制備方法，該復合陶瓷型芯是由剛玉粉及原位合成的鈦酸鋁、二鈦酸鎂和莫來石組成，所述復合陶瓷型芯由下列重量配比的原料制成：不同粒度的剛玉粉70～85%、氧化鎂粉0～2%、二氧化鈦粉8～20%、藍晶石粉6～10%，并加入占該四種原料總質量的1～3%的碳粉作為易潰散劑。所述方法將前述原料混合，干壓成形后高溫燒制而成。本發明氧化鋁基體中添加其他原料，所制備的陶瓷型芯高溫化學穩定性和熱穩定性良好；熱膨脹系數較低；燒結后收縮率小，室溫和高溫強度均滿足精密鑄造用陶瓷型芯的要求。
專利號：200810199121.8
一種高性能中低溫燒結高壓陶瓷電容器介質
一種高性能中低溫燒結高壓陶瓷電容器介質，涉及無機非金屬材料技術領域，它采用常規的高壓陶瓷電容器介質制備方法，利用電容器陶瓷的普通化學原料，制備得到無鉛、無鎘的無毒高性能中低溫燒結(燒結溫度為1100～1150℃)的高壓高穩定陶瓷的電容器介質，該介質適合于制備單片陶瓷電容器和多層片式陶瓷電容器，能大大降低陶瓷電容器的成本，并且在制備和使用過程中不污染環境，其特征在于所述介質的配方包括(重量百分比)： BaTiO3 58～92%、SrTiO3 2～19%、CaZrO3 0.5～10%、Nb2O5 0.05～1%、Y2O3 0.03～1.0%、Co2O3 0.03～1.0%、Bi2Sn2O7 6～30%；其中BaTiO3、SrTiO3、CaZrO3分別是采用常規的化學原料以固相法合成。其耐壓高，可達10kV/mm以上，介電常數為2200～3500，電容溫度變化率小，符合X7R特性、Y5T和Y5U特性的要求，使用過程中性能穩定性好，安全性高，對環境無污染。
專利號：200810155056.9
一種用于降低電聲轉換器壓電陶瓷燒結溫度的添加物
篇4
關鍵詞：聚吡咯 納米線 AAO模板
中圖分類號：O646
文獻標識碼：A
文章編號：1007-3973（2012）006-001-03
1 引言
自1977年Shirakawa, Heeger和Macdiarmid首次發現導電聚乙炔以來，導電聚合物領域的基礎和應用研究引起了人們的廣泛關注。相比無機半導體材料而言，導電聚合物具有能帶可調、高機械柔韌性、穩定性和生物相容性高等優點。導電聚合物本身所具有的特點，可以很好地彌補無機材料的不足，廣泛應用于電子和光電子等領域。在導電聚合物中，聚吡咯由于其單體（吡咯）易氧化、可溶于水、商業化生產等獨特優勢，成為人們研究的熱點。
本文通過氧化鋁模板輔助電化學沉積原位生長方法，成功制備了導電聚合物（聚吡咯）納米線。通過掃描電子顯微鏡與透射電子顯微鏡觀測聚吡咯納米線形貌及尺寸，這種納米線具有均勻的直徑與長度，并且可以控制聚吡咯沉積過程中通過氧化鋁模板的總電荷數量，來調控聚吡咯納米線的沉積長度。更為重要的是，在微觀納米尺度上，我們采用獨特的頂端接觸的上電極構造方法，對單根聚吡咯納米線的電學性能進行分析表征。結果表明，單根聚吡咯納米線展示出半導體的特性，并且在酸和堿不同條件處理下，電化學性質發生改變，展現出酸堿響應活性。
2 實驗部分
2.1 實驗材料及實驗儀器
高氯酸鋰，吡咯，乙腈，氫氧化鈉，鹽酸，鉑絲購于北京化工廠，分析純。無機氧化鋁多孔濾膜(AAO)購于英國 Whatman Ltd. (Anodisc13)，孔徑200 nm。
使用場發射掃描電子顯微鏡（FESEM）HITACHI F-4800觀察所制得PPy納米線形貌及尺寸，加速電壓15.0 kV。樣品制備過程如下：使用6 M NaOH 溶解AAO模板，2 h 后取出樣品，固定樣品臺上，并且樣品表面離子濺射一層鉑以防掃描電鏡采圖時發生放電現象。紅外光譜測試使用Bruker TENSOR 27。樣品制備過程如下：PPy納米線與KBr按質量比1:100混合研磨，壓片。I/V性能使用Keithley 4200 SCS數控電源在室溫和暗室條件測得。我們試驗中器件均為上電極構型。器件構筑在Sutter MPC-200探針微操作臺上進行。具體方法如下：(1)將制備好聚吡咯納米線超聲均勻分散在水中；(2)用滴管吸取一滴聚吡咯納米線的膠體溶液滴在SiO2基底上；(3)真空烘箱60℃干燥2 h后，在機械探針的幫助下降兩片非常小的金膜分別貼在聚吡咯納米線的兩端構成電極。金膜和基底靠范德華力相互作用緊緊壓在納米線上。
2.2 聚吡咯納米線的制備
聚吡咯(PPy)納米線的制備步驟如圖1所示。首先在三電極體系中，以鉑為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，鍍有導電層的氧化鋁模板為工作電極的三電極體系中，采用陽極氧化的方法制備。具體方法：將鍍有鉑的AAO模板作為工作電極，以0.5 M 吡咯和0.1 M 高氯酸鋰的乙腈溶液為電解液，在0.85 V的恒電位的條件下聚合3 h。聚吡咯被填充到AAO模板中，形成聚吡咯納米線。
3 結果與討論
圖 2為AAO模板的掃描電鏡圖片。模板孔徑大小均勻，孔徑大約200 nm。模板截面的看出模板厚度可達60 %em表明，放大圖片顯示模板孔洞暢通，并且孔洞垂直于模板表面平行排列。
以AAO為模板，通過電化學沉積的方法，得到了聚吡咯納米線。圖3顯示的是聚吡咯米線的掃描電子顯微鏡圖像。 圖3a和b分別顯示溶解AAO模板后的聚吡咯納米線陣列的橫截面圖和頂端俯視圖。從圖中可以看出，納米線排列致密，均一，有序。圖3c顯示單根聚吡咯納米線掃描電鏡圖像。從圖中可以看出，聚吡咯納米線沿長度方向具有均一的直徑，長度在10 %em左右，直徑在200-300 nm，這與AAO模板的孔徑相一致。為了證實納米線元素組成，我們對其進行了EDS能譜分析，圖3d展示了單根聚吡咯納米線EDS能譜分析的結果。在EDS能譜中，主要歸屬于碳元素和氮元素的特征峰，少量鉑元素為在EDS測試前，防止采集圖像發生放電現象，離子濺射在樣品上少量鉑金屬。掃描電鏡以及EDS能譜的結果說明：基于AAO模板的電化學沉積的方法，我們可以得到聚吡咯納米線，并且納米線排列規整，直徑均一。
篇5
關鍵詞 氧化鋁陶瓷，Y2O3，晶粒尺寸，硬度
1前言
氧化鋁是結構陶瓷中的典型材料，具有機械強度高p硬度高p耐腐蝕p耐磨損p電阻率大p熱穩定性好等特性，能承受機械應力p腐蝕p高溫p絕緣等條件苛刻的環境，廣泛應用于電子p化工p機械等領域。氧化鋁的主要用途包括：與粉碎有關的球磨p振動磨的磨球和內襯、研缽、粉碎機配件等；與工具和量規類相關的切削刀p卡規p軸承、平臺p支座等；與滑動部件相關的機械密封p拉絲機部件p絲軌p釣具鉤p造紙用滑板等；與化學設備相關的閥p塞子p流量劑p噴嘴p軸承等；以及與成形設備相關的擠壓機p注射成形機噴嘴p汽缸等。另外還有噴砂嘴p噴霧嘴p高壓鈉燈發光管等。目前，對氧化鋁陶瓷的研究工作已很廣泛和深入，從75瓷到99瓷都有系統的研究，業已取得顯著成果[1]。
氧化鋁制品的性能因其化學組成和組織結構的不同而有很大變化。純氧化鋁陶瓷的燒結溫度過高，導致晶粒異常生長，影響材料的力學性能。為降低燒結溫度，通常在氧化鋁瓷中加入燒結助劑，但加入量較少時，燒結溫度仍然偏高；加入量過大時，雖可顯著改善燒結性能，但材料力學性能卻會出現較大幅度的下降[2]。在氧化鋁中添加少量的稀土氧化物（如氧化釔p氧化鑭p氧化鐿p氧化銪等）不僅可以降低氧化鋁的燒結溫度，顯著改善其燒結性能，還可以改善其顯微結構，明顯減小晶粒尺寸，抑制反常的晶粒長大，提高氧化鋁瓷的力學性能。同時，材料的硬度也可在一定程度上得到提高。本文較系統地探討了稀土Y2O3對氧化鋁陶瓷的燒結性能、顯微結構和硬度的影響。
2實驗過程
2.1 原料及其處理
陶瓷粉末：α-Al2O3，中國鋁業股份有限公司
燒結助劑：石英、滑石、CaCO3
稀土材料：氧化釔Y2O3，純度99.999%，上海躍龍化工廠
經處理的氧化鋁粉體平均粒徑在1.2μm左右，粒徑分布窄，見圖1。
粘結劑：聚乙烯醇（PVA）
2.2 實驗步驟
先在α-Al2O3中加入5%的燒結助劑，分成四份摻入不同量的Y2O3，編號如表1所示。原料采用干法球磨，料球比取1:10，球磨時間為6h。用聚乙烯醇（PVA）溶液作為粘結劑，手工造粒，過65目篩取篩下料。成形時，依次稱取一定量的粉料，在FW-4A型壓片機上，以20MPap15MPa和10MPa的壓力成形，坯體尺寸為Φ30×5mm。坯體干燥后分別在1570℃p1600℃及1650℃下燒成，工藝流程見圖2。
2.3 性能測試
（1） 硬度測試采用HBRV-187.5布洛維硬度計，山東萊州市試驗機總廠
（2） 微觀性能測試采用掃描電子顯微鏡，S-570，日本日立公司（Hitachi）
（3） 粒徑測試采用OMEC LS800歐美克粒度測試儀器，歐美克科技有限公司
3結果與討論
3.1 不同成形壓力對氧化鋁瓷硬度的影響
在相同溫度（1570℃）及同樣保溫時間（1h）的前提下，采用不同壓力成形的未摻Y2O3的A粉氧化鋁陶瓷的硬度不同。較大的成形壓力可使氧化鋁瓷結構更致密，排出氣孔，減少缺陷，提高粉末的結合強度和坯體的硬度。要降低燒結溫度，又要使樣品致密，硬度提高，增加粉體成形時的壓力無疑是有效的方法。這可從兩個方面來解釋：（1）對于相同的粉體，素坯成形壓力高時，顆粒間的接觸點較多，在相同的燒結條件下，由于物質的遷移通道多，致密化的速率得以提高，硬度增大；（2）外壓越大，素坯中的氣孔越小[3]。一般來說，成形壓力愈大，顆粒間接觸緊密，對硬度愈有利。但若壓力過大使粉料超過塑性變形限度，就會發生脆性斷裂。由不同成形壓力下氧化鋁陶瓷硬度的平均值所繪出的曲線（圖3）可知，隨著成形壓力的增大，從10MPap15MPa到20MPa，A粉氧化鋁瓷的硬度不斷提高。
3.2 Y3+對氧化鋁陶瓷硬度的影響
Y2O3的添加對氧化鋁陶瓷硬度的影響很大。摻雜釔離子不僅可以提高氧化鋁陶瓷的強度，改善其力學性能，還可以明顯增大氧化鋁陶瓷的硬度。因為釔離子的添加細化了氧化鋁晶粒，減少了氣孔p裂紋等缺陷，使其結合更緊密，密度增大，從而顯著提高了氧化鋁陶瓷的硬度。在1600℃保溫2h，壓力20MPa條件下添加微量Y2O3時，氧化鋁瓷的硬度隨著Y2O3摻雜量的增加稍有增大，如表2所示。
由表2可知，摻Y2O3的氧化鋁陶瓷的硬度比未摻雜的要大得多，隨著Y2O3含量的增加，氧化鋁陶瓷的硬度也在一定程度上有所增大，但并不顯著，這主要是因為增加百分之零點幾Y2O3含量對整個氧化鋁陶瓷來說是很小的，而且Y3+分布的不均勻性及材料本身的缺陷也對其硬度有一定的影響，所以增大效果并不明顯。
3.3 不同燒成溫度與保溫時間對氧化鋁硬度的影響
從某種意義上來說，燒成溫度及保溫時間也對氧化鋁陶瓷的硬度有著或大或小的影響。一般而言，燒成溫度越高，保溫時間越長，則氧化鋁陶瓷的硬度越大，但實驗結果卻與理論有些許出入。在1570℃下保溫1h，壓力20MPa的條件下重新實驗，得到表3的數據，比較表2和表3中的兩組數據可知，雖然表3的燒結溫度低于表2，保溫時間也比表2的短，但當Y2O3的含量分別為0和1%時，表3中氧化鋁陶瓷的硬度卻比表2中的要大。其可能的原因有多種，一種是當Y2O3含量偏低或偏高時，燒結溫度和保溫時間的變化對氧化鋁陶瓷的硬度產生了反作用；另一種則是由于氧化鋁陶瓷本身的缺陷以及實驗步驟或測試過程中出現的儀器誤差和人為誤差所導致的實驗結果不精確。
3.4 Y3+對氧化鋁陶瓷燒結致密度的影響
實驗發現，稀土氧化物Y2O3的加入顯著提高了氧化鋁陶瓷的致密度，Y2O3摻量在0.5%時氧化鋁陶瓷的相對密度達98.9%以上。稀土氧化物由于其性能上的特殊性，是良好的表面活性物質，可改善Al2O3復合材料的潤濕性能，降低陶瓷材料的熔點。加入材料中的稀土氧化物可促進Al2O3與SiO2、CaO等的化學反應，易于形成低熔點液相，加上顆粒之間的毛細作用，促使顆粒間的物質向孔隙處填充，使材料孔隙率降低，致密度提高[2]。
由圖4可知，隨著燒結溫度的適當提高，氧化鋁的致密度也有所改善，其密度從3.87g/cm3增加到3.90g/cm3。摻雜適量Y2O3以后，不僅可以降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度，還能較好地提高其致密度。
3.5 Y3+對氧化鋁陶瓷顯微結構的影響
在1600℃保溫2h時，氧化鋁陶瓷的顯微結構與Y2O3的摻雜量密切相關，隨著Y2O3含量的增加，氧化鋁瓷的晶粒尺寸會不斷減小，氣孔p裂紋等缺陷也會減少，其顯微結構更致密（圖5）。在摻入1% Y2O3的氧化鋁陶瓷的SEM顯微照片中可以清楚地看到：晶粒邊界處的釔離子抑制了未摻雜氧化鋁中的反常晶粒長大（圖5d）。其主要原因是，未加Y2O3的95氧化鋁陶瓷，顆粒尺寸較大，由于其燒成溫度較高（1600℃），鋁離子在液相中的遷移速率較快，從而導致氧化鋁晶粒生長速率較快，晶粒尺寸較大。
釔離子的半徑相對鋁離子要大得多，難以與氧化鋁形成固溶體，Loudjani等[5]報道Y2O3在多晶Al2O3中的固溶度僅為300×10-6，因此稀土主要存在于氧化鋁陶瓷的晶界上，降低了Al2O3晶界遷移速率，抑制晶粒長大，形成致密的顯微結構[6～7]，稀土氧化物Y2O3的添加使氧化鋁晶粒尺寸較均勻，抑制了晶粒的異常生長，小顆粒緊密填充在大顆粒之間，顆粒之間緊密性好、氣孔率小，晶體具有較高的致密度[2]。
氧化鋁陶瓷的顯微結構在一定程度上受保溫時間的影響。由實驗以及性能分析測試結果可知，對未摻雜稀土材料Y2O3的氧化鋁瓷而言，保溫時間越長，其晶粒尺寸越大（圖6）；然而，對摻了Y2O3的氧化鋁陶瓷而言，即使保溫時間增加，晶粒的長大也受到了抑制，晶粒尺寸明顯比未摻雜的小（圖7）。
4結論
（1） 在1600℃保溫2h燒成條件下，Y2O3摻量為0.5%時，氧化鋁陶瓷的密度可達到3.90g/cm3以上，材料具有較高的致密性；
（2） 稀土材料Y2O3的添加可以明顯減小氧化鋁陶瓷的晶粒尺寸，改善其顯微結構。此外，燒結溫度和保溫時間也會對氧化鋁陶瓷的顯微結構有一定影響；
（3） 在氧化鋁陶瓷中Y2O3的添加對其硬度的影響很大。摻入Y2O3的氧化鋁陶瓷其硬度比未摻雜的要大得多。但隨著Y2O3摻雜量的增加氧化鋁陶瓷硬度的增大并不顯著。此外，成形壓力、燒結溫度和保溫時間也會在一定程度上影響氧化鋁陶瓷的硬度。
參考文獻
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2 姚義俊，丘 泰，焦寶祥等.稀土氧化物對氧化鋁瓷性能的影響[J].真空電子技術陶瓷-金屬封接技術進步和應用專輯，2004，4:28～30
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5 Loudjani M K,Huntz A M.J Mater Sci[J].1993,28（23）:64～66
篇6
大部分高分子材料在空氣中都是可燃的，所以存在一定的火災隱患，尤其是用于人員流量較大的公共場所的高分子材料，一旦發生火災將會給人們的生命財產安全帶來巨大的損失。頻頻發生的重大火災事故也督促著我們加快阻燃材料的研究，以在災難發生時為更多的生命爭取時間。
1常見阻燃填料的分類
在高分子材料中添加的起阻燃作用的物質也稱為阻燃助劑。任何物質燃燒都需要三個條件，即可燃物、氧氣(空氣)和點火源(熱量)。根據阻燃方式可將阻燃劑分為膨脹型阻燃劑和非膨脹型阻燃劑。膨脹型阻燃助劑不是單純的一種物質，而是幾種不同物質相互匹配，協同作用達到阻燃的效果，包括成炭劑、成炭催化劑和發泡劑。其中發泡劑在材料受熱時能分解出不燃性氣體(水蒸氣、氨氣、CO2等)使涂層膨脹發泡，常用的發泡劑有三聚氰胺、氯化聯苯、氯化石蠟等。成炭劑是在涂層發泡后，使其形成碳化層的物質，一般是含高碳的有機化合物，如淀粉、改性纖維素、季戊四醇等。成炭催化劑在高溫或火焰的作用下分解出酸性物質，促使成炭劑失水碳化。常用的成炭催化劑有聚磷酸銨、硫酸銨、磷酸銨、三聚氰胺、三(二溴丙基)磷酸酯、三氯乙基磷酸酯、磷酸二氫胺、磷酸氫二銨等。3種物質需搭配合理才能取得良好的阻燃效果。實際研究應用中常見的搭配是聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇的組合[1-3]。非膨脹型阻燃助劑常用的有含磷和鹵素的有機化合物(如氯化石蠟、十溴聯苯醚、磷酸三甲苯酯和β-三氯乙烯磷酸酯等)以及三氧化二銻、硼酸納、氫氧化鋁等無機類阻燃劑。在實際應用中某一種阻燃劑可以起到阻燃的效果，但不會太顯著，因此一般會選擇幾種不同的阻燃劑搭配使用，效果會更好。楊保平等[4]以SBR、丙烯酸單體和苯乙烯合成的丙烯酸接枝SBR樹脂為成膜物質，以Sb2O3、氯化石蠟、氫氧化鋁和硼酸鋅作為阻燃劑制備了符合要求的超薄型鋼結構防火涂料。蔣浩等[5]以紅磷和氫氧化鋁為阻燃劑制備了有機硅改性的環氧阻燃涂料，結果表明：有機硅改性環氧阻燃涂料的熱穩定性能良好。根據阻燃劑所含元素的不同可以將其分為無機阻燃劑、溴系阻燃劑、磷系阻燃劑、氯系阻燃劑、氮系阻燃劑和其他阻燃劑。溴系阻燃劑和氯系阻燃劑是鹵屬阻燃劑，目前應用比較廣泛，其生產工藝成熟，性價比較高，同時具有良好的阻燃效果，作用于氣相燃燒區，捕捉燃燒反應中的自由基，從而阻止火焰的傳播，使燃燒區的火焰密度下降，最終使燃燒反應速度下降直至終止。但由于其在阻燃過程中會釋放對環境和人體有害的氣體，應用逐漸受到限制[6]。磷系阻燃劑包括無機物紅磷[5]、磷酸氫二銨[7]等和有機物磷酸酯、聚磷酸酯等。無機阻燃劑是使用最多的一類阻燃劑，大部分無機阻燃劑具有自身難燃的優勢，并且在溫度升高時融化吸熱。除了上述提到的無機阻燃劑外，還有很多無機物具有優異的阻燃效果，如氫氧化鎂、碳酸鈣、碳酸鎂等[8]無機礦物，蒙脫土、高嶺土等陶土[9-11]，以及云母和石墨粉[12]等。
2新型阻燃填料
隨著各行各業對高分子材料需求標準的不斷提高，對新型高效的阻燃劑的研究也成為了阻燃材料研究的一個重要方面。XinLi等[13]用水熱合成法通過異丙醇鋁和碳酸氫鈉的反應制備了NaAl(OH)2CO3晶須，將其應用到乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物中時，聚合物表現出了優異的阻燃性能。BaoxianDu[14]等做了一系列實驗，比較了幾種納米阻燃填料對聚丙烯阻燃性能的影響，包括有機蒙脫土、層狀雙金屬氫氧化物、多面體低聚硅倍半氧烷和碳納米管。通過TG和錐形量熱儀測試，發現不同的納米填料在阻燃過程中發揮不同的作用，加入有機蒙脫土的聚丙烯的阻燃性能最好。
3阻燃填料的應用
阻燃劑種類和性能的多樣性，使得制造各種各樣的阻燃高分子材料成為了可能。Siska.Hamdani等[15]制備了3組以鈣和鋁元素物質為阻燃劑的硅復合電纜材料：非水合填料，如碳酸鈣；可釋放水的填料，如氫氧化鈣、氫氧化鋁、勃姆石；羥基官能化的填料，如氧化鋁、云母。JohanLindholm等[16]以幾組不同的阻燃劑加到聚氨酯中制備了聚氨酯阻燃膠黏劑：五水合偏硅酸鈉，碳酸鉀和硅膠的混合物，碳酸氫鈉，一水合草酸鈣，鋅、氯化鎂、鉀、氯化鋁和氫氧化鎂的混合物，聚磷酸銨，鈉和鉀的磷酸鹽。熱重分析結果表明：偏硅酸鈉的水合物在樣品表面形成了一層硅酸鈉的保護層，顯著延長了燃燒需要的時間。另外，加入聚磷酸銨的樣品具有最低的燃燒熱釋放速率。SonglinWang等[17]通過共沉淀的方法制備了Mg-Al-CO3LDH，并將它作為阻燃紙張的填料。Mg-Al-CO3LDH的結晶性和粒度以及阻燃紙張的各項性能通過XRD、FT-IR、TEM、TG-DTA、SEM等測試研究獲得。測試結果表明：Mg-Al-CO3LDH是具有高正電荷密度的六角層狀納米粒子，具備完美的晶體結構。阻燃紙張的氧指數在填料含量為20%時高于25%。Chuen-ShiiChou等[12]制備了膨脹型阻燃涂料，除加入了傳統阻燃涂料所必需的阻燃劑外還添加了季戊四醇作為碳源。實驗中分別使用了3種阻燃劑，分別是人工石墨粉、云母和石墨。阻燃測試結果表明：加入碳源的阻燃涂料與傳統阻燃涂料相比，阻燃效果明顯提高。
保溫隔熱填料
隨著煤、石油和天然氣類化石燃料儲存量的日漸減少和能源消耗量的日益增加，能源短缺問題成為一個不容忽視、亟待解決的難題。下面主要介紹用于建筑材料保溫隔熱填料。建筑物在使用期間，采暖、空調、通風、熱水供應等方面消耗了大量的能源，這些能源約占人類總能源消耗的30%～40%。我國能源利用率全國平均僅為30%左右，而工業發達國家能源利用率已達70%以上，在熱能損失中因保溫不良造成的損失占很大比例[18]。為了保持建筑物內部溫度、減少空調能源的消耗，響應對建筑節能提出的要求，近年來國內外在保溫涂料的保溫機理和產品開發方面做了大量的研究工作。外墻保溫涂料主要分兩大類，一類是厚層外保溫系統，利用降低熱傳遞的阻隔原理，例如膠粉聚苯顆粒保溫，無機玻化微珠保溫等，效果明顯；另一類是薄層涂料，利用減少太陽光吸收的原理減少熱能的侵入，太陽輻射熱易通過向陽面，特別是東、西向窗戶和外墻以及屋面進入室內，從而造成室內過熱，因此這些部位也是建筑物夏季隔熱的關鍵部位。外墻保溫涂料系統由粘結膠漿、保溫板、抹面膠漿、玻璃網格布、裝飾面層等多種材料組成，能起到良好保溫隔熱、抗裂耐候、透氣節能及裝飾作用的新型建筑物外墻外保溫裝飾系統已成為現今最經濟有效的節能解決方案之一。
1常見保溫隔熱填料的分類
根據保溫隔熱機理的不同可將建筑用保溫隔熱填料分為阻隔型、反射型和輻射型3類，其絕熱機理不同，應用場合和所得到的效果也不同[19]。目前國內生產和使用最為廣泛的保溫建筑涂料使用的是阻隔型保溫填料，其保溫機理是利用導熱性能較差的材料添加入涂料中，降低涂料整體的導熱性。尤其是復合硅酸鹽類保溫涂料，是以多種含鋁、鎂的硅酸鹽非金屬礦物纖維為原料，摻雜一定數量的輔料和填充劑，并加入化學添加劑制成的，典型產品主要由海泡石、蛀石、珍珠巖粉等無機隔熱骨料、無機及有機黏結劑及引氣劑等助劑組成[20]。另一類保溫隔熱填料為反射型填料，由于添加的填料對太陽光有反射作用，由其制成的反射太陽熱型絕熱涂料能夠有效降低炎熱地區夏季墻面的溫度，其應用已引起眾多學者的關注并對其進行研究。空心玻璃微珠是目前反射型保溫隔熱填料中最主要的功能性填料，它是20世紀60年展起來的一種微粒材料，由鈉硼硅酸鹽材料經特殊工藝制成薄壁、封閉的微小球體，球體內部包裹一定量的氣體，具有低密度、低導熱、低吸油率、耐高溫、電絕緣強度高、熱穩定性好、耐腐蝕、粒徑及化學組成可控等優點[21-22]。第3類為輻射型填料，以紅外輻射為代表，其隔熱原理是通過將吸收到的太陽光能轉為熱能，再將熱能以紅外輻射的方式向外擴散。因此，由其制成的涂料具有降溫的作用。研究表明多種金屬氧化物(如Fe203、MnO2、CO2O3、CuO等)摻雜形成的具有反型尖晶石結構的物質具有熱發射率高的特點[23]，因而廣泛用作隔熱節能涂料的填料。利用多種隔熱機理的綜合作用制備的復合型保溫涂料，可充分發揮各方面的優勢，使其具有更好的保溫效果。
2新型保溫隔熱填料
納米顆粒材料又稱為超微顆粒材料，尺寸在1~100nm之間，是處在原子簇和宏觀物體交界過渡區域一種典型的介觀系統，它具有表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。當人們將宏觀物體細分成超微顆粒(納米級)后，顯示出許多奇異的特性，包括光學、熱學、電學、磁學、力學以及化學方面的性質。有學者研究了一些納米無機填料，摻雜在成膜物中可制備出透明隔熱涂層，用于建筑物窗戶玻璃的透光隔熱，效果顯著。這類納米無機填料主要是納米氧化錫銻和納米氧化銦錫等。對于納米隔熱填料的隔熱機理，鐘樹良等[24]認為，太陽光的入射頻率高于涂膜中納米粒子的振動頻率時會引起振動粒子的高反射，從而對紅外波段能量起反射阻隔作用。羅為等[25]認為，其隔熱性能源于分散在其中的納米ATO對太陽輻射的吸收，而非反射。
篇7
[關鍵詞]氫氧化鎂 制備 應用前景
[中圖分類號]O69[文獻標識碼]A[文章編號]1009-5349(2010)04-0121-01
一、前言
隨著高分子合成材料的廣泛應用,其可燃、易燃性逐漸引起人們的注意。為了消除塑料等合成材料的火災隱患,人們將目光投向了阻燃劑和阻燃材料。傳統的阻燃材料多為鹵素和鹵一銻系阻燃劑,然而鹵系等阻燃劑面臨著很大的環保壓力。隨著環保意識的深入人心,由于新型無鹵阻燃劑的環境友好,因而逐漸成為了阻燃劑研究領域的熱點。氫氧化鎂具有很強緩沖性能,以及無腐蝕、無毒、無害,是一種集阻燃、消煙、降溫性能于一體的新型阻燃劑。
二、氫氧化鎂阻燃劑的制備方法
氫氧化鎂的制備方法主要有物理法和化學法兩大類。物理法是指使用天然水鎂石,通過對其研磨得到。化學法是指通過化學反映的方法,通過溶液發生沉淀而得到。常見的化學法有:(1)氫氧化鈣法。這種方法是指以鹵水或其他可溶性鎂鹽為原料,使之與石灰乳發生反應,從而得到Mg(OH)2沉淀劑的方法。這種方法的優點在于,原材料廉價,原料比較容易得到,工業價值高;缺點在于此原料粒度很小,很難過濾,并且還容易吸附到鐵,鈣之類的雜質離子上,產品純度很低,用途狹窄,常用于制造氧化鎂耐火材料的中間體,制備高純度氫氧化鎂一般不采用這種方法。(2)氨法。這種方法的原材料與氫氧化鈣法基本相同,但是以氨水做沉淀劑的方法。這種方法得到的氫氧化鎂產品純度相對較高,但其產物的粒徑分布一般較寬,而且反應比較容易控制。但是由于氨水的揮發性比較強,操作環境比較惡劣,因而環保問題十分突出。(3)可以用鹵水或者其他可溶性鎂鹽與氫氧化鈉反應制得氫氧化鎂。這種方法的優點在于,操作簡單,產品的形貌、結構、粒徑以及純度都比較容易控制,附加值較大。缺點在于NaOH是強堿,如果條件不當,會使生成的氫氧化鎂粒徑偏小,產品的性能不好控制,粒度較小,且用這種方法得到的氫氧化鎂的純度相對于氨水法要低。 用以上化學方法制備氫氧化鎂時,應考慮顆粒粒度不均勻、團聚問題和過濾性能差等方面的問題。
三、氫氧化鎂阻燃劑的應用前景
目前,阻燃劑的種類眾多。就用量來說,歐洲目前用量最大的是無機系阻燃劑,亞洲、美國、日本為溴系阻燃劑。由于溴系阻燃劑存在的環境問題以及相關法律法規的不斷完善,低煙無鹵阻燃技術的開發在國際上已成為一種潮流。通常所說的無機氫氧化物阻燃劑是指氫氧化鎂、氫氧化鋁等。相比較氫氧化鋁氫氧化鎂則有著更大的發展優勢。主要表現在:(1)氫氧化鎂具有更好的抑煙能力,實驗數據顯示,氫氧化鎂的添加量只要達到9%就會產生明顯的抑煙作用。(2)氫氧化鎂在發揮作用的過程中不會產生有害氣體,屬于綠色產品。(3)氫氧化鎂的熱分解溫度比氫氧化鋁高,添加氫氧化鎂以后的塑料能承受加工溫度會比氫氧化鋁的高出很多,如此優點有利于加快擠塑溫度,同時縮短了模塑時間。同時氫氧化鎂的分解能比氫氧化鋁的分解能高,比熱容高7%,這有助于提高阻燃效率。(4)氫氧化鎂粒度比氫氧化鋁小,對設備的磨耗小,有利于延長加工設備的使用壽命。(5)氫氧化鎂制備所需的原材料比較容易得到,成本相對而言較低,有著較強的市場競爭力。正是由于氫氧化鎂的以上諸多優點,無毒、抑煙型的環保無機阻燃劑氫氧化鎂逐漸成為了目前研究的熱點。
四、氫氧化鎂阻燃劑的現狀
由于氫氧化鎂的優越性能,其用作阻燃劑之初,便得到人們的高度關注和良好評價。對氫氧化鎂的研究工作和制備技術也不斷深入開展。現在,氫氧化鎂已經成為僅次于氫氧化鋁的第二大無機阻燃劑材料――無機鎂質阻燃劑,在為數眾多的無機阻燃劑家族中己占有重要地位。就目前全球氫氧化鎂的生產來說,美國是世界上氫氧化鎂產量最大、品種最多的國家。由于美國公司對阻燃劑的研究較早,生產技術發達。日本對氫氧化鎂的研究和生產也已經有20多年的歷史,日本是典型的鹽化工生產路線,大部分廠家是從海水、鹵水中提取。歐洲無機阻燃劑中氫氧化鎂和氫氧化鋁占據著統治地位,其比重約占48%左右,且氫氧化鎂的發展勢頭仍然強勁。
我國自上世紀80年代開始進行對氫氧化鎂阻燃劑的研究,目前已經取得了巨大成就。20世紀末,納米級氫氧化鎂開發成功,這種氫氧化鎂可以廣泛應用于電器材料、光纜通訊材料等特殊用途,使得新型無機阻燃劑獨占鰲頭,應用前景不可限量。但是,由于我國對氫氧化鎂阻燃劑的研究開發起步較晚,同發達國家仍有較大差距,我國還處在比較低的階段,并且生產設備檢測設備都比較落后,生產管理科學性不高,一直處于摸索階段,生產出來的氫氧化鎂大部分質量比較低。高品質的產品大部分需要進口。因此,氫氧化鎂的發展潛力不可限量。
【參考文獻】
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篇8
【關鍵詞】煤系高嶺土；利用途徑；技術展望
0.引言
煤系高嶺土又叫煤矸石，是煤的伴生礦物，是我國特有的寶貴資源，國外雖有，但礦層薄，不具備開采價值。其產生的途徑有以下三種：（1）在井筒與巷道掘進過程中，開鑿排出的矸石。（2）在采煤和煤巷掘進過程中，由于煤層中夾有矸石或削下部分煤層頂底板，使運到地面中煤炭含有的原矸。（3）洗煤廠產生的洗矸和少量人工挑選的揀矸。
由于我國煤炭資源非常豐富，隨著煤炭行業生產的不斷擴展，煤矸石的產生量與日俱增，煤矸石產生量按原煤產量的15%計，每年煤矸石至少增加1.8億噸，歷年積存下來的煤矸石已超過27億噸，占地30萬畝以上，而且仍在繼續增加，這不僅占據了大片土地，而且對生態環境造成嚴重污染和破壞，甚至釀成安全事故[1]。如不加緊有效利用，將影響煤炭工業的正常發展，影響周圍環境質量。
1.煤系高嶺土的主要成分
煤系高嶺土的化學成分[2]是煤矸石煅燒后灰渣的成分，其化學成分和粘土相似，主要是SiO2、Al2O3和C，其次是Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、SO3、P2O5、N和H等。此外，也常含有少量Ti、V、Co和Ca等金屬元素。
2.煤系高嶺土資源的傳統利用途徑
2.1煤系高嶺性的應用
2.1.1煤系高嶺性的分類
煤系高嶺性分為表面改性和煅燒改性。表面改性就是通過物理、化學手段對物質表面進行處理，從而使表面性質按照人們的需要發生某些改變。
煅燒改性是通過物理方法對煤系高嶺土進行熱處理。如在適當的溫度下對煤系高嶺土進行煅燒，使其含有的有機物與結構中的羥基全部脫出，而新的穩定相(莫來石、方石英等)又尚未形成，此時硅和鋁的溶出量最大，因此這種煤系高嶺土具有很大的活性[3]。
2.1.2煤系高嶺性后在顏料生產方面的應用
高嶺土的深加工主要是指白度、細度的提高以及表面改性。高嶺土表面包覆二氧化鈦就是表面改性的一種方法。覆鈦高嶺土是一種新型的白色顏料，具有穩定的理化性質及較好的涂料性能。覆鈦高嶺土新型顏料的開發成功，對于煤系高嶺土資源的合理利用起到了積極的作用。
趙磊等[4]通過試驗研究表明，在合適的鈦液濃度、酸度及溫度等條件下對超細煤系高嶺土進行表面改性，可使其具備與鈦白粉相近的顏料性能，從而拓寬煤系高嶺土的應用領域。
2.1.3煤系高嶺性后在橡膠及塑料填充補強方面的應用
煤系高嶺土是是硅酸鹽礦物和類似于碳黑的有機炭質物組成的混合體，其中的有機物與高分子應有一定的相容性，所以可用煤系高嶺土對高分子材料進行填充改性。目前煤系高嶺土的應用主要集中在填充增強塑料、橡膠領域[5-7]。
改性煅燒高嶺土與膠料的表面極性相近，易被膠料濕潤，吃粉較快，可提高其分散效果，起到一定的補強效果，并且改善了生產工藝和產品的力學性能。將其應用于塑料中，可提高玻璃化溫度，提高拉伸強度和模量；在聚丙烯中起到成核劑作用，可以提高聚丙烯的剛性和強度；煅燒煤系高嶺土具有良好穩定的電絕緣綜合性能，用于制造PVC高壓電纜的護套，可以起到良好的絕緣效果；另外煅燒煤系高嶺土具有良好阻隔遠紅外線的作用，將其添加到農用塑料大棚膜中可以有效阻隔遠紅外線，并且效果好于其它非金屬礦材料，可使棚內夜間的溫度提高2～3℃，同時農膜的無霧滴效果也有增強，光照均勻性有所改善，是農膜理想的保溫助劑[8]。
李書同等[9]用不同硅烷類偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑處理煤系高嶺土，研究了煤系高嶺土活化指數的變化，制備了尼龍6煤系高嶺土復合材料，研究了材料的力學性能和結晶行為。結果表明:在尼龍6中填充用偶聯劑處理的煤系高嶺土，可起到增強作用，能較大幅度提高尼龍6的拉伸和彎曲性能。其應用可較大幅度地降低增強尼龍6的生產成本。
2.2從煤系高嶺土中提取氧化鋁
一般煤系高嶺土Al2O3含量較高(35%～38%)，可用作生產鋁鹽的原料，進一步深加工可生產氧化鋁、納米級α氧化鋁等高附加值產品。其中生產鋁鹽過程中所產生的殘渣主要成分為SiO2，可用來生產硅酸鈉、白炭黑等[10]。
任根寬等[11]采用高嶺土為原料提取氧化鋁，研究以螢石為助劑煅燒活化煤系高嶺土和溶出提取氧化鋁的條件，考察了煤系高嶺土煅燒活化和溶出條件對煤系高嶺土中氧化鋁溶出率的影響，研究得到，煅燒活化條件為:石灰石與煤系高嶺土質量比2.5、螢石用量1%、煅燒溫度1260℃、燒成時間90min;溶出的最佳工藝條件為:溶出溫度85℃、溶出時間2.0h、Na2CO3質量分數9%、液固比3.5，在此條件下，粉煤灰中氧化鋁的溶出率高達90.5%。
3.煤系高嶺土資源的綜合利用的新途徑
3.1煤系高嶺土合成堇青石
堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)具有極低的熱膨脹系數和較好的抗熱震穩定性，已成為制造各種抗熱震穩定性陶瓷、遠紅外陶瓷及耐火材料的重要礦物。天然產出的堇青石很少，而且純度低，因此人工合成堇青石是堇青石制品的主要原料來源。目前，國內外大多采用固相合成法，采用高嶺土、剛玉、工業氧化鋁、礬土熟料、焦寶石、滑石、菱鎂礦、綠泥石等原料，人工合成堇青石。趙軍等[12]以煤系高嶺土為主要原料，配以部分滑石和鎂砂的略偏SiO2的配方，在1340℃的燒成溫度下合成堇青石的效果最好，堇青石含量可達90%。
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摘 要：蠶絲是一種天然纖維，蠶絲纖維的基礎研究在揭示蠶絲優良本質的同時，也促進了蠶絲纖維的改性研究與應用，可以被制成各式各樣的功能材料，在傳統服飾行業外的產業領域展現出了廣闊的應用前景。將蠶絲與其它功能性材料復合可以做到在不損害蠶絲優良性能的前提下克服蠶絲本身性能缺陷，賦予蠶絲產品全新優良性能。
關鍵詞：蠶絲 高性能 納米 復合材料 進展
蠶絲是一種天然的動物蛋白質纖維，由熟蠶分泌絲液凝固而成。由于其具有優雅的光澤、華麗的外觀、柔軟的手感、良好的吸濕性和透氣性，深受人們的喜愛。隨著現代社會發展對環境保護意識的加強，人造纖維生產過程中對環境的污染問題引起社會的高度重視；加上人造纖維最重要原料之一-原油的缺乏，市場消費者越來越崇尚自然，追求舒適、保健、美觀、綠色的紡織品。蠶絲從栽桑養蠶到成絲過程都沒有污染，于是天然蠶絲產品越來越受到消費者的青睞。現全球每年大于1.2億噸的產絲量，使它成為紡織業中極其重要的天然原材料。但與人造纖維相比，蠶絲制品易折皺，細菌滋生引起的性能下降，光致發黃、老化等內在的不足，在消費者追求衣料穿著舒適性和功能性兼顧的今天，已成為制約Q絲制品市場競爭力的主要原因。
現代科學對蠶絲纖維的研究，揭示了蠶絲優良本質，越來越多的學者開始研究蠶絲纖維改性與應用。進而研發出了高性能織物，蠶絲-納米材料，蠶絲-復合材料等具有廣闊應用前景的新型材料。
1絲綢高性能織物
蠶絲的光致老化變黃、易滋生細菌和易變皺等缺點阻礙了蠶絲制品在時尚服飾上的廣泛使用。隨著當代小型化、智能化可穿戴商品的盛行，傳統的絲織產品已經滿足不了人們對時尚與智能的追求。因此，為了拓寬蠶絲的應用，近年來，國內外對蠶絲表面改性、蠶絲表面功能化做了大量的研究。
郭守嬌等[1]采用漆酶處理蠶絲織物后使其與ε-聚賴氨酸（ε-PLL）發生接枝反應，賦予蠶絲織物抗皺性能。張俊等[2]采用含氟單體丙烯酸六氟丁酯，在引發劑過硫酸鉀作用下對蠶絲進行接枝改性，接枝改性對蠶絲織物的白度、黃度、斷裂強力和透氣性影響較小，而表面張力下降明顯，拒水性明顯提高。李時偉等[3]采用原子轉移自由基聚合（ATRP）方法將甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯和甲基丙烯酸十二氟庚酯3種含氟丙烯酸酯化合物單體與蠶絲接枝共聚，制備具有拒水性能的蠶絲織物。高曉紅等[4]采用銀氨溶液原位還原法制備穩定、抗菌性持久的蠶絲織物。張慶華等[5]蠶絲纖維及其制品經改性處理后，其阻燃性、吸濕性和抗皺性得到很大程度的改善。
2.蠶絲-納米材料
蠶絲是一種天然纖維，存在著一些缺點，比如易光致老化、發黃，易皺，易滋生細菌。為克服以上不足，近年來國內外在表面改性、表面功能化方面對蠶絲做了大量的研究。
徐佳[6]采用蠶絲絲素纖維為模板，利用其對金屬離子的吸附能力和還原性溫和的特點，在其表面控制合成具有不同形貌的氧化鋅和金納米顆粒，從而找到一種簡單、綠色制備生物相容性好、無毒副作用氧化鋅、金納米顆粒的有效途徑。王蜀[7]利用碳納米管改性蠶絲，結果表明：改性蠶絲的導電性大幅提高、其導電耐久性良好。
3.蠶絲+反應復合材料
在不損害蠶絲優良性能的前提下，將蠶絲與其它功能性材料復合，是一種克服蠶絲本身性能缺陷、賦予蠶絲產品全新優良性能的有效方法。石墨烯具有輕而薄、強度大、透明度好、導熱導電性能絕佳等優點，石墨烯/蠶絲復合物可以讓蠶絲制品也擁有以上的優點；采用冷凍干燥方法制備的柞蠶絲素/丁二醇多孔支架材料，具有溶失率低、孔徑可控、孔隙率高及力學性能好的特點；采用原位聚合法可賦予蠶絲導電性能；采用蠶絲為生物模板，通過結構遺傳和化學組分變異的手段，可制備出保持動物纖維結構的氧化鋯和氧化鋁陶瓷纖維等。
毛麗等[8]為了降低柞蠶絲素多孔支架材料的水溶性，采用硫氰酸鋰（LiSCN）溶液溶解柞蠶絲素纖維得到再生柞蠶絲素蛋白溶液，加入一定量的1，4-丁二醇溶液后，利用冷凍干燥方法制備出平均孔徑380～1 050μm、孔隙率82%～92%的柞蠶絲素/丁二醇多孔支架材料。馬艷等[9]對近年來各種石墨烯/蠶絲復合物的研究進行綜述，總結不同復合物及其制備方法的特點，以及通過不同的方法制備的復合物在生物傳感器、電容電極及載藥等領域的應用，洪劍寒等[10]采用原位聚合法使蠶絲纖維表面生成一層聚苯胺導電層，形成皮芯結構蠶絲/聚苯胺復合導電纖維，賦予蠶絲導電性能。孔嵩[11]采用動物纖維（蠶絲）為生物模板，通過結構遺傳和化學組分變異的手段，制備出保持動物纖維結構的氧化鋯和氧化鋁陶瓷纖維。實驗將蠶絲分別浸漬到硝酸鋯和氯化鋁溶液中，取出干燥，再在空氣中高溫燒結，從而制備出了兩種氧化物陶瓷纖維。
4蠶絲未來發展方向展望
蠶絲纖維及其制品經改性處理后，其抗氧化性、吸濕性和抗皺性得到很大程度的改善，已引起人們的廣泛關注。從蠶絲纖維及其制品在穿著、洗滌過程中存在易泛黃、不耐磨、難打理、染色牢度欠佳等問題出發，綜述了物理改性、化學改性及其與納米顆粒共混改性在蠶絲及其制品改性中的應用，總結了各類方法對蠶絲及其制品的改性效果。分析認為：由于采用單一的改性方法目前仍難以得到性能完美的絲綢制品，未來蠶絲纖維及其制品的改性發展方向仍以多種方法相結合改性為主。
參考文獻：
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關鍵詞：功能纖維；改性纖維；高性能纖維；分類；發展方向
1 功能纖維的概念
功能纖維（Functional fiber）是指除一般纖維所具有的物理機械性能以外，還具有某些特殊功能或某些應用性能的新型纖維[1-2]。
2 功能纖維的分類
功能纖維分為三大類：第一類是對常規合成纖維改性，克服其固有缺點，也稱差別化纖維；第二類是針對天然纖維和化學纖維原來沒有的性能，通過化學和物理手段賦予其蓄熱、導電、吸水、吸濕、抗菌、消臭、芳香、阻燃、紫外遮蔽等附加性能，也稱功能性纖維；第三類為具有特殊性能，如高強度、高模量、耐高溫、耐化學藥品、耐氣候等優異性能，也稱高性能纖維[3]。
2.1 差別化纖維（differential fiber）[4]
2.1.1 異型纖維
用異形噴絲孔紡制的具有特殊橫截面形狀的化學纖維。異形纖維具有特殊的光澤、蓬松性、耐污性、抗起球性，可以改善纖維的彈性和覆蓋性[4]。
2.1.2 超細纖維
纖維直徑在5μm或線密度在0.44dtex以下的纖維，具有質地柔軟、光滑、抱合好、光澤柔和等特點，可制成具有山羊絨風格的織物或表面極為光滑或透氣防水的超高密織物。
2.1.3 高收縮纖維
沸水收縮率為35%～45%的纖維，常見的有高收縮型聚丙烯腈纖維（腈綸）和聚酯纖維（滌綸）兩種。
2.1.4 抗起球纖維
制成的織物受到摩擦時，不易出現纖維端伸出布面，形成絨毛或小球狀凸起的纖維。常見的抗起球腈綸纖維是運用物理改性方法，改變纖維的結構性能，使由于摩擦引起的毛、球很快脫落，達到抗起球的效果。
2.1.5 三維卷曲纖維
螺旋形卷曲或者立體形卷曲的纖維，利用聚合物熔體擠出時產生湍流、內應力不勻的原理形成纖維徑向不對稱結構而達到卷曲效果，在長毛絨玩具上應用廣泛。
2.1.6 吸濕排汗功能纖維
為超細、多孔結構，將毛細孔原理應用到紡織物表面，截面為花瓣形狀的五溝槽纖維具有虹吸功能，能夠快速吸水、輸水、擴散和揮發，達到排汗速干的功能。
2.1.7 色紡纖維
由含有著色劑的紡絲原液或熔體紡制成的有色纖維。
2.1.8 仿真纖維
模仿天然纖維而制造的化學纖維，包括仿絲纖維、仿毛纖維和仿麻纖維等。
2.2 功能性纖維[5]
2.2.1 導光纖維
通常以石英或高分子材料為原料制成，具有不同折射率的皮芯結構，主要由于皮層全反射作用而能傳導光線的化學纖維。
2.2.2 導電纖維
在標準狀態 （20℃，65% 相對濕度）下電阻率小于105Ω·cm，一般包括金屬纖維、碳纖維、復合導電纖維和高分子導電纖維。
2.2.3 光反射顯色纖維
模仿南美洲閃蛺蝶翅膀上的“鱗粉”特性，將數十層可透過空氣的薄膜重疊，通過對光的散射、干涉和衍射作用，使纖維產生顏色。
2.2.4 變色纖維
是一種具有特殊組成或結構的，在受到光、熱、水分或輻射等外界條件刺激后可以自動改變顏色的纖維。光致變色纖維是將光致變色材料和高聚物共混通過溶液紡絲、共混紡絲或復合紡絲技術制得的纖維。熱致變色纖維通過在纖維中引入熱致變色物質而制得。
2.2.5 自發光纖維
也稱蓄光纖維、夜光纖維。是在合成纖維紡制過程中加入少量蓄光劑（最小平均顆粒約2μm～3μm）制成。稀土夜光纖維是利用稀土發光材料制成的功能性環保新材料，以紡絲原料為基體，采用長余輝稀土鋁酸鹽發光材料，經特種紡絲制成夜光纖維。夜光纖維吸收可見光10min，便能將光能蓄貯于纖維之中，在黑暗狀態下持續發光10h以上。
2.2.6 芳香纖維
通過微膠囊法、共混紡絲法、復合紡絲法將芳香劑包容在纖維中而制成能釋放香味具有保健功能的纖維。
2.2.7 生物醫學纖維
用于對生物體進行診斷、治療、修復或替換其病損組織、器官或增進其功能的一類功能纖維。它除了具有一定的物理—機械性能外，還必須具備生物相容性，有些用途還需要生物活性或者生物降解吸收性。人工器官使用的生物醫學纖維主要為中空纖維膜。最早應用中空纖維膜的人工器官是人工腎，現在由中空纖維膜制成的人工腎、人工肝、人工肺、肝腹水超濾濃縮回輸器和血液濃縮器已投入使用， 人工胰腺也在研制中。
2.2.8 吸附纖維
具有超吸附速率和吸附容量的纖維，包括高吸水（濕）纖維、吸油纖維、活性炭纖維和一些具有吸附毒性物質的纖維。
2.2.9 離子交換纖維
在成纖高分子中引入某些活性基團而具有對離子交換或捕捉重金屬離子的纖維。
2.2.10 保健功能纖維
對人體健康具有防護和促進作用的一類功能纖維，包括抗菌纖維、防臭纖維、負離子纖維、遠紅外纖維、抗紫外線纖維和芳香纖維等。
2.2.11 遠紅外纖維
能吸收遠紅外線并將吸收的太陽能轉換成人體所需的熱能的纖維。通常由能吸收遠紅外線的陶瓷粉末與成纖高分子流體在噴絲前混合而制成，如氧化鋁、碳化鋯等，其粒徑應為0.2μm左右。
2.2.12 負離子纖維
在纖維的生產過程中，添加一種具有負離子釋放功能的納米級電氣石粉末，使這些電氣石粉末鑲嵌在纖維的表面，通過這些電氣石發射的電子，擊中纖維周圍的氧分子，使之成為帶電荷的負氧離子，由該纖維所釋放產生的負離子對改善空氣質量、環境具有明顯的作用。
2.2.13 阻燃纖維
采用無機高分子阻燃劑在粘膠纖維等有機大分子中以納米狀態或以互穿網絡狀態存在。
2.2.14 陶瓷纖維
以SiO2、Al2O3為主要成分的一種纖維狀輕質耐火材料，具有重量輕、耐高溫、熱穩定性好、導熱率低、比熱小及耐機械振動等優點。可用作工業窯爐的絕熱和耐火材料、高溫高壓蒸汽管道的絕熱材料、高溫密封絕熱材料、高溫吸聲材料、耐火建筑用材和防火材料、原子反應堆內襯材料等。
2.2.15 抗菌纖維
混有抗菌劑或經抗菌表面處理的纖維，具有抑制或者殺滅細菌功能的纖維。混入型是將含銀、銅、鋅離子的陶瓷粉等具有耐熱性的無機抗菌劑，混入聚酯、聚酰胺或聚丙烯腈中進行紡絲而得；后處理型是將天然纖維用季銨化物或脂肪酰亞胺等有機抗菌劑浸漬處理制得。
2.2.16 防輻射纖維
包括受高能輻射后不發生降解或交聯并能保持一定力學性能的纖維以及指能抵抗造成人體傷害的射線輻射的纖維。有抗紫外線纖維、防微波輻射纖維、防X射線纖維和防中子輻射纖維等。如利用是聚丙烯和固體X射線屏蔽劑材料復合制成防X射線的纖維，將鋰和硼的化合物粉末與聚乙烯樹脂共聚后采用熔融皮芯復合紡絲工藝制成防中子輻射纖維。
2.3 高性能纖維[6]
2.3.1 芳族聚胺纖維
由酰胺鍵與芳基連接的芳族聚酰胺的線型分子構成的合成纖維，化學結構式為：[NH—AR—NH—CO—AR`——CO]p，如聚間苯二甲酰間苯二胺纖維（ 間位芳綸） 簡稱為芳綸1313 ，聚對苯二甲酰對苯二胺纖維（對位芳綸）簡稱為芳綸1414 。
2.3.2 碳纖維
由碳元素構成的無機纖維。纖維的碳含量大于90%。一般分為普通型、高強型和高模型三大類。由粘膠纖維、聚丙烯腈纖維和瀝青纖維等有機纖維經炭化而得到。高強型聚丙烯腈基碳纖維的強度為 3GPa～7 GPa，高模型聚丙烯腈基碳纖維的模量為300GPa～900 GPa，在惰性氣體中耐熱性優良，耐化學腐蝕性好，有導電性。
2.3.3 超高分子量聚乙烯纖維
采用UHMWPE通過凍膠紡絲或者增塑熔融紡絲工藝制得的合成纖維。其強度為29cN/dtex～39cN/dtex，模量為934cN/dtex～1246cNd/tex，最高使用溫度100℃～110℃，具有優良的耐酸堿性、抗水解性。
2.3.4 聚對苯撐苯并雙唑（PBO）纖維
由芳族雜環類聚合物聚對苯撐苯并雙唑的線型分子構成的合成纖維。纖維強度為37cN/dtex，模量為1764cNd/tex，分解溫度650℃，極限氧指數68。
2.3.5 聚苯并咪唑（PBI）纖維
由芳族雜環類聚合物聚苯并咪唑的線型分子構成的合成纖維。強度為6.6cN/dtex，模量為147cNd/tex，可耐850℃高溫，極限氧指數38～43。
2.3.6 聚苯硫醚（PPS）纖維
商品名為Ryton，指由苯環和硫原子交替排列的聚苯硫醚的線型分子構成的合成纖維。強度為1.8cN/dtex～2.6cN/dtex，模量為21.5cN/dtex～35.3 cN/dtex，熔點285℃，極限氧指數34～35，耐化學性僅次于聚四氟乙烯纖維。
2.3.7 聚酰亞胺纖維
由含酰亞胺鏈節的線型分子構成的合成纖維，大分子鏈中至少有85%的酰亞胺鏈節。醚類均聚纖維的強度為4cN/dtex～5cN/dtex，模量為10GPa～12GPa，在300℃經100h后強度保持率為50%～70%，極限氧指數44，耐射線好；酮類共聚纖維的強度3.8cN/dtex，模量35cN/dtex。經改性的聚酰亞胺纖維的強度為17.6cN/dtex，模量為529cN/dtex～882cN/dtex，分解溫度650℃，極限氧指數68。
2.3.8 聚酰胺?酰亞胺纖維
由含芳酰胺—酰亞胺鏈節的線型分子構成的合成纖維。強度為4.4cN/dtex，模量為61.7cN/dtex，可耐350℃高溫，極限氧指數30～33。
2.3.9 聚醚醚酮（PEEK）纖維
含亞苯基醚醚酮鏈節的線型分子構成的合成纖維。拉伸強度400 MPa～700MPa，模量3 GPa～6GPa，熔點334℃～343℃，長期使用溫度250℃，極限氧指數35。
2.3.10 酚醛纖維
由線型酚醛樹脂經縮醛化或絡合化學而制成的交聯纖維。強度為1.14cN/dtex～1.58cN/dtex，極限氧指數30～34，瞬時可耐2500℃高溫，長期使用溫度150℃～180℃。絕熱性好。
2.3.11 蜜胺纖維
將三聚氰胺與甲醛縮聚，并溶于有機溶劑中通過濕紡和后處理而得。強度為1.76cN/dtex，極限氧指數32，無熔點，不熔滴，連續使用溫度180℃～200℃。
2.3.12 高強度聚乙烯醇纖維
由聚乙烯醇樹脂通過溶劑濕法冷卻凝膠紡絲制成。強度為15cN/dtex，耐堿性優良。
2.3.13 玻璃纖維
以玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等工藝制造成的，其單絲的直徑為幾個微米到二十幾米個微米。E-玻璃纖維的強度為 1722MPa，模量為654GPa。絕緣性好，耐熱性強，抗腐蝕性好，但性脆、耐磨性較差。
2.3.14 氧化鋁纖維
一種主要成分為氧化鋁的多晶質無機纖維，主晶形可呈γ-，δ-，θ-，α-氧化鋁，是最新型的超輕質高溫絕熱材料之一，采用高科技的“溶膠—凝膠”法，將可溶性鋁、硅鹽制成具有一定黏度的膠體溶液，溶液經高速離心甩絲成纖維坯體，然后經過脫水、干燥和中高溫熱處理析晶等工藝，轉變成Al-Si氧化鋁多晶纖維，其主晶相為主要為剛玉相和少量莫來石相，集晶體材料和纖維材料特性于一體，使用溫度達1450℃～1600℃，熔點達1840℃，有較好的耐熱穩定性，其導熱率是普通耐火磚的1/6，容重只有其1/25，節能率達15%～45%。
3 功能纖維的發展方向
3.1 高性能化
高性能纖維市場呈碳纖維、高強聚乙烯纖維、芳綸及新型高性能纖維共同增長的格局[7]。如生物可降解的聚酯纖維縫合線、可吸收的人工血管、PLGA纖維編織殼聚糖溶液涂層制成的人工神經導管以及組織工程神經導管以及組織工程肌腱等。
3.2 低維化
若使材料在某一維度（x、y 、z ）的尺寸縮小到納米級，則此材料減少相應的一維。隨著高端物理化學技術的進步，化學纖維的細度已經達到微米級，并向納米級超細技術挑戰。如在醫學上將納米纖維網用于外科，防止人體組織在愈合過程中粘接產生疤痕，將細菌纖維素納米纖維網絡于無紡布上，制成捕捉白血球的纖維復合體濾材。
3.3 智能化
智能纖維在美國、日本等發達國家已經取得較大進展。如隱身功能纖維應用于軍事領域。如光敏纖維可改變8種色彩。在醫療產業領域，開發出具有形狀記憶效應的繃帶、人工肌肉及智能凝膠纖維、蓄熱調溫纖維等。
3.4 仿生化
杜邦公司曾用六氟異丙醇溶解蜘蛛絲蛋白進行人工紡絲，東華大學研究蜘蛛吐絲的紡絲過程，以蠶絲蛋白質為模型，仿照蜘蛛吐絲的過程進行纖維加工。
3.5 綠色化
主要是大力發展生物質纖維，實現新溶劑法纖維素纖維、聚乳酸纖維、生化法聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT ）纖維、生物法多元醇的產業化。新型生物質再生纖維主要品種有：新型纖維素纖維（Lyocell纖維、離子液體纖維素纖維、低溫堿/尿素溶液纖維素纖維）、新資源纖維素纖維（竹漿纖維、麻漿纖維）、海洋生物質纖維（甲殼素纖維、海藻纖維）、生物蛋白質纖維（大豆蛋白纖維、牛奶蛋白與丙烯腈接枝纖維、蠶蛹蛋白纖維）。
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