一、氧化鋯纖維

　　氧化鋯纖維是耐火纖維的一種。耐火纖維具有耐高溫、熱穩定性好、熱導率低、熱容小和耐機械震動等優點。根據纖維的微觀結構形態，耐火纖維可以分為非晶質纖維和晶質纖維。非晶質類陶瓷纖維主要是由玻璃態物質構成，如玻璃纖維和硅酸鋁纖維，而晶質陶瓷纖維一般為多晶態微觀結構，如氧化鋁纖維，莫來石纖維和氧化鋯纖維。人們早期關注的是莫來石纖維和氧化鋁纖維，后來發現氧化鋯纖維具有比硅鋁質耐火纖維更為優越的性能熔點高（2700℃）、抗氧化、耐腐蝕、熱傳導率低，在大氣中，2200℃時仍保持完整的纖維形態，因此，氧化鋯纖維及制品也被認為是極好的耐火纖維材料。硅酸鋁纖維質優價廉，因此硅酸鋁纖維廣泛應用于連續加熱的高溫爐，可實現爐體結構輕型化、大型化，有效節約能源，是理想的節能增效材料。此外硅酸鋁纖維還具有絕緣、消音、抗氧化、耐油和耐水性能，施工方便，因此在冶金、建材、石油、化工、船舶、電力、航天等領域應用廣泛。

　　二、氧化鋯的基本性質及晶型轉變

　　氧化鋯（ZrO₂）是高熔點的金屬氧化物，相對分子量為123.22，具有很高的熔點（2700℃）和化學惰性，氧化鋯不溶于水、硫酸、鹽酸和硝酸，加熱時微溶于氫氟酸和濃硫酸。因此可以用作為耐火材料。

　　純氧化鋯有三種同質異形體：單斜相氧化鋯（m-ZrO₂）、四方相氧化鋯（t-ZrO₂）、立方相氧化鋯（c-ZrO₂）。三種晶型的氧化鋯密度分別為5.65g/cm³，6.10g/cm³和6.27g/cm³。這三種晶型在一定條件下，可以發生相互轉變。四方相ZrO₂與單斜相ZrO₂之間的相變稱為馬氏體相變，相變過程中發生的體積變化使得氧化鋯具有增韌效果。氧化鋯的三種晶型及轉變如下所示：

氧化鋯的三種晶型及轉變

　　三、氧化鋯纖維的制備

　　氧化鋯纖維具有非常優良的耐高溫性能，世界各國都對氧化鋯纖維的研究與開發給予了極大的熱情，并研究出各種制備方法。但是由于氧化鋯的高熔點和熔體的低粘度特性，不能采用像硅酸鋁及高鋁陶瓷纖維那樣的熔融制絲法，而只能采用前驅體法來制造，主要有載體法、無機鹽法和溶膠凝膠法。

　?。ㄒ唬┹d體法

　　載體法是將含鋯的無機鹽（如硝酸鋯、氧氯化鋯）水溶液通過浸漬進入人造絲等有機纖維或炭纖維等無機纖維之后，將這種“荷重前驅體纖維”置于特定的氣氛中進行熱解，待至碳化氫、碳部分分解后再進行熱處理（燒成），使載體纖維充分氧化，鋯鹽轉化成氧化鋯，獲得保持原纖維微觀結構的氧化鋯纖維。

　　有機/無機纖維預處理+含穩定劑的鋯鹽融液→浸漬→出去過剩鋯鹽→干燥→荷重前去體現為→熱分解→熱處理燒成→ZrO₂纖維

　　載體法制備氧化鋯纖維工藝流程

　?。ǘo機鹽法

　　無機鹽法是以水溶性鋯鹽為原料，加入一定量的水溶性高分子有機物制成混合液，過濾后加入穩定劑，加熱濃縮到適當的粘度（100～350Pa），在特定的濕度和溫度條件下纖維化，纖維化可采用噴絲、拉絲和旋轉甩絲等方法，原纖維在一定溫度下干燥燒成后得到氧化鋯纖維。

　　鋯鹽水溶液+穩定劑+水溶性高分子有機物→蒸發濃縮→紡絲液→纖維化→干燥→熱處理→ZrO₂纖維

　　無機鹽法制備氧化鋯纖維工藝流程

　　（三）溶膠凝膠法

　　該法是以醋酸鋯（Zr(CH₃COO)₂）或鋯的醇鹽（如Zr(OCH₅)₄等）為原料，通過加水分解、蒸發、縮聚等制成一定粘度的氧化鋯溶膠紡絲液，采用與無機鹽法相同的纖維化方法制成凝膠纖維，干燥、熱處理制成氧化鋯纖維。

　　這種方法是一種比較可行的制備連續氧化鋯纖維的方法，但是設備要求高，拉絲過程控制比較困難，生產成本高。

　　四、氧化鋯纖維的性能

　?。ㄒ唬┭趸喞w維的物理性能

　　氧化鋯纖維的物理性能

　?。ǘ┭趸喞w維的高溫性能

　　氧化鋯纖維具有很好的高溫性能，在溫度高達2480℃時仍可保持其纖維形態，1400℃左右仍具有可繞性。氧化鋯纖維使用溫度可達氧化鋁的熔點以上，可達2200℃，氧化鋯纖維材料不僅適用于氧化氣氛，而且可在還原氣氛和真空下使用。氧化鋯纖維與其它陶瓷纖維（隔熱用）的高溫性能比較見下表。

　　氧化鋯纖維與其它陶瓷纖維的高溫性能比較

　?。ㄈ┭趸喞w維的隔熱性能

　　氧化鋯是公認具有超低導熱系數的陶瓷材料，氧化鋯纖維的導熱性如同大多數陶瓷纖維一樣，主要取決其松散性，氧化鋯纖維的低密度提供了有效的隔熱性能。幾種不同陶瓷纖維的導熱系數見下表。

　　幾種不同陶瓷纖維的導熱系數

　　五、氧化鋯纖維的制品

　?。ㄒ唬┭趸喞w維氈

　　氧化鋯纖維氈是用有機短纖維經針刺制成有機纖維氈為前驅體，浸漬鋯鹽溶液，經熱處理而得到的具有原有機纖維氈形貌的氧化鋯纖維氈。氧化鋯纖維氈主要用于晶體生長爐的隔熱，在晶體生長爐中的使用溫度高達1920℃，仍保持纖維氈形態，起到了極好的隔熱作用。

氧化鋯纖維氈

　?。ǘ┭趸喞w維板/異型件

　　氧化鋯纖維制品是用氧化鋯纖維為原料，經短切并加入低溫、高溫結合劑制成水性懸浮液，最后經成型燒成工序。制品有氧化鋯纖維板、筒、罩、異型制品等，可機械加工。其制備工藝流程如下：

　　氧化鋯纖維→短切→氧化鋯纖維懸浮液制備→成型→脫膜→干燥→燒成→加工→成品

　　氧化鋯纖維板/異型件制品可用作航天器的前錐體、噴氣飛機、導彈等的絕熱材料和燒蝕材料，還可用于原子能、磁流體、熱離子、感應爐、微波燒結等。

氧化鋯纖維板/異型件

　?。ㄈ┭趸喞w維紙

　　氧化鋯纖維紙是用氧化鋯纖維經分散，加入粘接劑，必要時可加入其他纖維或晶須，經抄紙工藝而制成。氧化鋯纖維紙主要用于堿性電池的隔膜，這是因為氧化鋯纖維具有優異的耐腐蝕性能和耐高溫性能。使用氧化鋯纖維紙作堿性電池隔膜比常用的石棉紙、玻纖紙及尼龍隔膜性能優越，壽命長。

氧化鋯纖維紙

　　（四）氧化鋯纖維布

　　氧化鋯纖維布是用特種有機纖維，經設計編織成具有特殊結構的有機纖維布做前驅體，浸漬穩定化的錯鹽溶液，經過與制備氧化鋯纖維相同的工藝，最后在特定氣氛及熱處理工藝條件下鍛燒而成。它具有普通布的外觀特點，平整、柔軟，具有一定的強度。

氧化鋯纖維布尚未應用于民用

　　濟南火龍熱陶瓷有限責任公司是專業的耐火纖維生產商和防火保溫工程承包商，有專業的工業窯爐保溫施工隊伍?；瘕埞澞?6年專注耐火纖維及不定型澆注料的生產及應用開發，已成功為國內外數百家企業提供了上千套保溫隔熱方案和材料。

HLGX氧化鋯纖維散棉，氧化鋯纖維板,氧化鋯纖維異型件，氧化鋯纖維紙等氧化鋯纖維制品訂購咨詢熱線：400-0531-696。

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