溶胶-凝胶法制备多晶莫来石纤维

摘要： 以廉价的铝粉、工业盐酸和酸性硅溶胶为主要原料, 通过溶胶凝胶法制备了多晶莫来石纤维. 采用27Al NMR测试了聚合氯化铝溶胶中Al3+的聚集状态, 采用XRD、FT-IR、SEM和TG-DTA等手段表征了不同热处理温度下莫来石纤维的物相组成、纤维形貌以及纤维的热分解特性. 27Al NMR结果表明, Al3+主要以Keggin结构的Al13形态存在于聚合氯化铝溶胶中. 具有24个活性Al-OH键的Al13聚阳离子易与硅溶胶中的Si-OH发生失水缩聚反应, 生成具有长链结构的纺丝溶液. XRD、FT-IR和TG-DTA结果表明, 纤维热处理到950℃时开始结晶, 到1000℃可获得单一的莫来石晶相, 整个过程的纤维失重在48.24％. 经1250℃热处理, 获得的莫来石纤维的直径为3～5μm, 晶粒尺寸约为240 nm, 拉伸强度为1.1GPa.