[发明专利]一种氧化铝基陶瓷纤维的纺丝机及纺丝方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷纤维制备技术领域，具体涉及一种氧化铝基陶瓷纤维的纺 丝机及纺丝方法。

背景技术

陶瓷纤维是一种纤维状材料，它的直径一般为2～50μm，纤维表面呈光 滑圆柱形。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(Cr₂O₃，ZrO₂)、多晶氧化铝纤维和多晶莫来石纤维等。

陶瓷纤维具有质量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械 震动等优点，因而广泛应用于石化、冶金、电力、航空、航天、消防、家电、 汽车、船舶等各个领域。随着应用技术的提高，陶瓷纤维还在不断拓展新的应 用领域。

在国内，短陶瓷纤维的生产工艺比较成熟，生产厂家有：山东鲁阳，浙江 德清，洛阳耐火材料等公司。在国外，陶瓷短纤维、连续纤维的制备技术也已 工业化生产，生产厂家如：美国3M，英国ICI，日本Sunitomo等公司。全世 界的研究者继续对纤维的制备进行更深入的研究，以期简化纤维制备工艺、降 低成本、提高质量。

溶胶－凝胶法制备陶瓷纤维设备简单、制备成本低，烧结温度低(比淤浆 法低400～500℃)，前驱体混合均匀(其化学均匀性可达分子水平)，制备过程 中的反应温和，反应过程易于控制。因此，用溶胶－凝胶法制备陶瓷纤维的研 究较多。但是，关于制备氧化铝基陶瓷纤维的纺丝装置，还鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化铝基陶瓷纤维的纺丝机及纺丝方法，该纺 丝机结构设计合理，操作简单，能够高效制备氧化铝基陶瓷纤维。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种氧化铝基陶瓷纤维的纺丝机，包括恒温干燥通道及设置在恒温干燥通 道外部的电机，在恒温干燥通道内部设有与电机相连的卷丝辊，在卷丝辊上方 设有喷丝头；在恒温干燥通道顶部外还设有储液罐和阻尼器，储液罐和阻尼器 之间设有齿轮泵，阻尼器与喷丝头相连。

恒温干燥通道的温度为20～80℃连续可调，湿度为20％～80％连续可调。

齿轮泵和喷丝头由哈氏合金或蒙乃尔合金制成。

齿轮泵的流量在0.1-1L范围内连续可调。

卷丝辊由聚丙烯、聚乙烯或聚四氟乙烯制成，卷丝辊的轴由不锈钢制成。

电机为可编程控制电机，速度可在0.1-1000转/分钟范围内任意可调。

所述储液罐采用搪玻璃不锈钢罐。

阻尼器由橡胶制成。

本发明还公开了基于上述的氧化铝基陶瓷纤维的纺丝机制备氧化铝陶瓷 的方法，包括以下步骤：

1)以氯化铝、铝粉和硅溶胶为原料，制备氧化铝基陶瓷纤维前驱体溶胶， 将氧化铝基陶瓷纤维前驱体溶胶泵入储液罐中，真空脱泡处理；

2)由齿轮泵将真空脱泡处理后的溶胶泵入阻尼器后，进入喷丝头，由喷 丝头喷出纤维，纤维进入恒温干燥通道中；

3)在恒温干燥通道中被干燥的纤维落下后，用卷丝辊进行缠绕，得到凝 胶纤维；

4)将凝胶纤维煅烧处理后，制得氧化铝基陶瓷纤维。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的氧化铝基陶瓷纤维的纺丝机，设置了恒温干燥通道，在恒温 干燥通道内底部位置设有卷丝辊，该卷丝辊与设置在恒温干燥通道外部的电机 相连，能够由电机带动转动；在卷丝辊上方设有喷丝头；在恒温干燥通道顶部 外还设有储液罐和阻尼器，储液罐和阻尼器之间设有齿轮泵，阻尼器与喷丝头 相连，喷丝头落下的纤维正好被卷丝辊缠绕，能够制得凝胶纤维。恒温干燥通 道内的温度湿度可调，有利于凝胶纤维的干燥，避免缺陷产生。该纺丝机结构 设计合理，操作十分简单，保证了陶瓷纤维的机械化纺丝，为陶瓷纤维的工业 化生产奠定了基础。

进一步地，储液罐采用搪玻璃不锈钢罐，可避免胶体对罐的腐蚀。齿轮泵 具有流量稳定的特点，采用哈氏合金、蒙乃尔合金具有耐酸腐蚀的特点。阻尼 器，可对胶体流量进行进一步稳定。