中國粉體網訊 近日，投資38億元、占地142畝的上海榕融新材料有限公司高性能氧化鋁纖維新材料一期項目在上海臨港新片區正式落成，這標志著我國在該領域的國產化替代再上一個臺階。
榕融新材料氧化鋁纖維產品
該領域一直由美國企業主導
氧化鋁纖維主要成分為氧化鋁（Al2O3），輔助成分有SiO2、B2O3、MgO等。氧化鋁纖維作為高性能無機纖維中的一種，又分為氧化鋁短纖維、氧化鋁晶須以及氧化鋁連續纖維，可廣泛用作高溫耐火材料、復合材料的結構增強材料。
其中，氧化鋁短纖維可用于高端窯爐內襯、汽車三元催化器的襯墊中；氧化鋁連續纖維在新能源、復合材料等領域展現出獨特的應用價值，使用其制備的增強聚合物復合材料具有透波性好、質量輕的特點，有望在電路板、電子器械、雷達罩和電池等工具或器件中得以應用。
據已經實現氧化鋁纖維產業化的莫綸（珠海）控股集團有限公司的創始人馬小民介紹，氧化鋁纖維材料的需求端包括軍工和民品。軍品端是一個較小的市場，占整體市場空間的10%以下，更多的市場在于民品端，將達千億級市場規模。
目前全球氧化鋁纖維市場主要由國外企業壟斷，尤其是美國企業占據主導地位，如美國DuPont公司、美國3M公司等，另外日本三菱公司、英國ICI公司等也占據一定的市場份額。
國外廠家的氧化鋁纖維物理性能
目前我國有多家企業實現了產業化突破
氧化鋁纖維與氧化鋯纖維、碳化硅纖維、碳纖維等無機纖維皆是國家重點發展的軍備材料，屬國家重點需求材料。歐美發達國家將其作為戰略儲備材料，對我國進行技術封鎖，部分產品禁售，非禁產品進行高價、限量銷售。
我國早年因為人力和物力投入較少、相關技術發展滯后等原因，氧化鋁連續纖維的研發及生產技術水平與國際先進水平的差距較大。我國在耐高溫新材料領域起步較晚，幾乎從2000年之后才開始進行連續纖維的研發，而部分發達國家在20世紀70年代已經實現量產。
據了解，國內最早中試成功的是浙江歐詩漫晶體纖維有限公司，并建成了國內第一套氧化鋁纖維連續生產裝置；2015年魯陽節能實現了氧化鋁纖維針刺毯的量產。之后，山東東珩國纖新材料、莫綸集團、上海榕融新材料等企業也實現了產業化突破。
氧化鋁纖維制備工藝有哪些？
1、溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠法是制備高純度且均勻的Al2O3纖維最通用的方法之一，通過控制前驅體溶膠的粒徑、采用較低的煅燒溫度即可得到均勻的Al2O3纖維，該方法通常選用異丙醇鋁、羧酸鋁、硝酸鋁及氯化鋁等作為前驅體。
山東東珩國纖新材料氧化鋁短纖維產品
2、卜內門法
將有機鋁鹽和其他添加劑在一定條件下混合，使之成為一定粘度的粘稠溶液，然后再與一定量的水溶性有機高分子、含硅氧化聚合物等混合均勻，形成可紡粘液，經過紡絲、干燥、燒結等處理，即得到氧化鋁纖維。卜內門法難以得到連續長纖維，其產品多為短纖維形式。
3、熔融抽絲法
熔融抽絲法是1971年美國TYCO研究所開發的一種制備單晶α-Al2O3纖維的方法，通過在高溫下向Al2O3熔體內插入鉬制細管，利用毛細現象，熔融液剛好升到毛細管的頂端，然后由頂端緩慢向上拉伸得到α-Al2O3連續纖維。此方法可以制得形狀較為復雜的連續纖維，但產品性能不易控制，纖維質量較差。
4、浸漬法
采用無機鋁鹽作為浸漬液，親水性能良好的粘膠纖維作為浸漬物基體纖維。在一定條件下將其混合均勻，無機鋁鹽以分子狀態分散于基體纖維中，經過浸漬、干燥、燒結、編織等步驟可以得到形狀復雜的氧化鋁纖維。浸漬法易于形成含鋁纖維，并可以制成形狀復雜的纖維產品，但成本較高，工藝較為繁瑣，產品性能不易控制，形成的纖維質量較差。
5、預聚合法
預聚合法先將烷基鋁和其它添加劑在一定條件下聚合，形成一種鋁氧烷聚合物，將該聚合物溶解在有機溶劑中，加入硅酸酯或有機硅化合物，再對該混合物進行濃縮處理成可紡粘稠液，再經過干法紡絲成先驅纖維，分別在600℃和1000℃進行熱處理，得到微晶聚集態連續氧化鋁纖維。該方法的紡絲性能好，易于得到連續長纖維。
日本往友化學公司采用預聚合法生產氧化鋁纖維，先用烷基鋁和水在一定的條件下聚合成鋁氧烷化合物，將其溶解在有機溶劑中，再加入硅酸酯或有機硅化合物，將混合物制成可紡粘稠液，經紡絲，干燥，燒結生產出氧化鋁纖維。
6、淤漿法
淤漿法是以Al2O3粉末為主要原材料，加入分散劑、流變助劑、燒結助劑等，在一定條件下制成可紡混合物，再經過擠出成纖、干燥、燒結等步驟制備Al2O3連續纖維。該方法為了防止氣體揮發時體積收縮過快導致纖維破裂，生產的漿料在燒結前需要進行干燥處理，并選擇適當的升溫速率。
氧化鋁纖維應用領域有哪些？
Al2O3纖維兼具耐高溫、低導熱系數、抗壓強度高、拉伸強度高、質輕及生物相溶性好等優異特性，其在結構增強、高溫隔熱、吸附過濾及生物醫學等領域表現出極強的競爭優勢。
1、結構增強復合材料
近年來，增強金屬基復合材料性能的研究及應用引起了許多工程界的關注，而無機金屬在增強材料方面有其獨特性。由于Al2O3纖維與有機基體間具有較小的界面反應，其復合材料制品的機械性能、硬度及耐磨性會得到進一步的改善。
2、高溫隔熱材料
Al2O3纖維在高溫下具有優異的抗氧化性能，能夠在高溫使用過程中保持較高的抗拉強度，相較于碳化硅纖維其原料成本較低。此外，Al2O3纖維表面活性較高，具有質量輕、耐高溫、熱膨脹系數小、抗熱震性能好等優點，被廣泛應用于航空航天高溫隔熱領域。
3、吸附過濾材料
Al2O3纖維具有輕質、過濾阻力低、熱穩定性好、過濾效率高等優點，常被用作吸附過濾材料，在環境領域具有重要的應用價值。
4、生物醫學材料
當Al2O3纖維尺寸減小到微米甚至納米級別時，其在生物醫學領域也有了一些應用，將其與無毒且良好生物相容性的聚合物復合可用作傷口愈合材料、組織支架材料，協助骨再生過程等。另外Al2O3復合材料在牙修復領域也有著廣泛應用。
會議通知
氧化鋁纖維因應用優勢極為突出，核心制造技術一直被發達國家嚴密封鎖，而我國在該領域曾長期依賴進口。盡管目前我國在高性能氧化鋁纖維方面的競爭中還處于相對劣勢，但在政策、需求驅動下，及隨著國內企業生產工藝不斷成熟，氧化鋁纖維的全面國產替代指日可待。2023年3月9-10日，中國粉體網將在江西萍鄉舉辦“2022第五屆新型陶瓷技術與產業高峰論壇”，來自山東工陶院的張銘霞教授將帶來《連續氧化鋁纖維的制備》的報告，報告基于利用溶膠-凝膠法以無機鋁鹽、羧酸、硅溶膠、助劑為原料、結合干法紡絲制備了連續氧化鋁系列陶瓷纖維，將闡述對紡絲溶膠的流變性、微觀結構、纖維晶型以及纖維表面和內部結構進行的研究。
專家介紹
張銘霞，1967年生，教授，現任山東工業陶瓷研究設計院首席專家。國防科工局項目評審專家，中國復合材料學會理事，山東省紡織學會理事。主持承擔國家級科研項目二十余項，獲授權專利20余件，發表論文30余篇。長期從事高性能纖維及復合材料的研究、開發和產業化工作，主持開發的具有自主知識產權的高性能連續氮化硼纖維，打破了發達國家對我國在耐超高溫（3000℃）增強材料的技術封鎖，建立了我國首條連續氮化硼纖維噸級生產線，解決我國耐超高溫苛刻服役環境下熱透波燒蝕關鍵原材料“卡脖子”的難題；主持了具有自主知識產權的低成本連續氧化鋁基纖維的研發，攻克了有氧環境下長期使用高溫增強劑制備的關鍵技術，建立了工程化試驗線。
參考來源：
[1]魏士龍，井良霄.氧化鋁纖維制備中的熱處理過程研究
[2]曾佳琪等.氧化鋁纖維的制備及其應用研究現狀
[3]汪家銘等.氧化鋁纖維發展現狀及應用前景
[4]緩解“無米之炊”局面，「莫綸集團」填補氧化鋁連續纖維產業化空白.36氪
（中國粉體網編輯整理/山川）
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