納米結(jié)構(gòu)氧化鋁纖維及其膜的制備、表征與性能研究.pdf

1、氧化鋁纖維因其優(yōu)異的機(jī)械力學(xué)性能、高溫隔熱性能等吸引了許多研究者廣泛的研究興趣。本論文采用溶膠-凝膠結(jié)合靜電紡絲的方法，制備了柔性γ-Al2O3納米纖維膜，研究了其抗拉伸機(jī)械力學(xué)性能。此外，還利用不同組成的鋁溶膠制備了柔性的γ和α氧化鋁纖維，研究了不同溶膠組成對(duì)氧化鋁纖維微觀結(jié)構(gòu)和隔熱性能的影響。本論文不儀首次制備了具有一定強(qiáng)度的柔性γ-Al2O3納米纖維膜，為氧化鋁在纖維膜領(lǐng)域的應(yīng)用提供了技術(shù)支持，還為溶膠-凝膠制備氧化鋁纖維提供了一

2、定的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　 1.柔性γ-Al2O3納米纖維膜的制備及其力學(xué)性質(zhì)
　　 采用溶膠-凝膠結(jié)合靜電紡絲的方法制備了具有一定強(qiáng)度的柔性γ-Al2O3納米纖維膜，對(duì)纖維膜抗拉伸強(qiáng)度進(jìn)行了表征，并探討了纖維微觀結(jié)構(gòu)對(duì)纖維柔韌性和強(qiáng)度的影響。具體的制備方法是以氯化鋁和異丙醇鋁為鋁源，酒石酸為紡絲助劑，濃鹽酸為催化劑，乙醇的水溶液為溶劑制備鋁溶膠，添加聚乙烯吡咯烷酮(PVPK90)調(diào)節(jié)溶膠粘度，通過靜電紡絲制備凝膠纖

3、維膜，經(jīng)過800℃高溫?zé)Y(jié)，成功制備了由隨機(jī)取向纖維構(gòu)成的γ-Al2O3納米纖維膜。纖維膜完整均勻，無明顯的裂紋和孔洞等缺陷，膜厚度大于10μm，由平均直徑為188nm的纖維構(gòu)成。纖維比較致密，由15～30nm的納米顆粒組成。較小的組成顆粒、隨機(jī)的纖維排布方式、較少的膜缺陷等有利于纖維膜獲得較好的力學(xué)性能。γ-Al2O3纖維膜表現(xiàn)出非常好的柔韌性和抗拉伸強(qiáng)度，其抗拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到1.01MPa。較好的力學(xué)性能使該氧化鋁纖維膜在高溫過濾和

4、催化過濾等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　 2.溶膠組成對(duì)氧化鋁纖維微觀結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的影響
　　 以氯化鋁和鋁粉為鋁源，以水為溶劑，乙醇為輔助溶劑，通過調(diào)節(jié)原料中氯化鋁和鋁粉的比例控制合成了含不同比例鋁單體和Al13的鋁溶膠，利用靜電紡絲的方法制備了凝膠纖維，經(jīng)過干燥和高溫?zé)Y(jié)獲得了柔軟的棉絮狀γ-Al2O3和α-Al2O3納米纖維。探究了不同溶膠組成對(duì)氧化鋁纖維微觀結(jié)構(gòu)、物相轉(zhuǎn)變和纖維隔熱性能的影響。Al13能夠推遲纖維的