[发明专利]溶胶凝胶法制备氧化铝基连续纤维的工艺

摘要

本发明公开了一种溶胶凝胶法制备氧化铝基连续纤维的工艺，在蒸馏水中加入一种或多种含碳原子数为1-8的有机酸，混合均匀后加入金属铝粉和催化剂。混合物在一定温度、连续搅拌和冷凝回流条件下反应，得到透明的羧酸铝溶液。将羧酸铝溶液中多余的有机酸蒸发掉，再加入溶剂和含硅添加剂以及一定量的纺丝助剂，得到氧化铝基纤维前驱体溶液。将溶液浓缩，得到可纺的氧化铝基纤维前驱体溶胶。采用干法或湿法纺丝得到含有有机物的氧化铝基连续纤维原丝。将原丝干燥、烧结得到氧化铝基纤维。本发明制备的氧化铝基连续纤维可用于复合材料中的增强体，提高材料强度、韧性及耐热性能，在航空航天、汽车等领域得到广泛的应用。

主权项

一种溶胶凝胶法制备氧化铝基连续纤维的工艺，其特征在于，包括下述步骤：(1)羧酸铝溶胶的制备：在蒸馏水中加入含碳原子数为1-8的有机酸，混合均匀后加入金属铝粉。金属铝与有机酸的摩尔比为1∶1-10，金属铝与水的摩尔比为1∶10-30，之后加入金属铝质量0-20％的催化剂；催化剂为铝盐、强酸或碘；将混合物溶液在40-100℃、连续搅拌和冷凝回流条件下，反应2-8小时制备出透明的羧酸铝溶液；将该溶液在40-100℃条件下浓缩，得到羧酸铝溶胶；(2)前驱体溶胶的制备：在步骤(1)所得羧酸铝溶胶中加入溶剂和含硅添加剂，使溶液中Al2O3、SiO2摩尔比为1∶0-2，溶液中Al2O3+SiO2、溶剂的摩尔比值为10-30，再加入金属铝质量的0-5％高分子聚合物或乳酸为纺丝助剂，混合均匀得前驱体溶胶；其中溶剂为水、酒精、丙酮中的一种或多种；含硅添加剂为正硅酸乙酯、硅溶胶、水溶性硅油、硅烷中的一种；(3)将步骤(2)所得前驱体溶胶在40-100℃条件下浓缩；(4)将步骤(3)浓缩得到的溶胶放入带喷头的储液槽中，采用干法或湿法纺丝得到含有有机物的氧化铝基连续纤维原丝；(5)将步骤(4)得到的纤维原丝干燥，然后加热至600℃脱去有机物，接着升温至1000-1400℃烧成，保温0.5-2h，最终获得多晶氧化铝基连续纤维。