中国粉体网讯  近日，投资38亿元、占地142亩的上海榕融新材料有限公司高性能氧化铝纤维新材料一期项目在上海临港新片区正式落成，这标志着我国在该领域的国产化替代再上一个台阶。

榕融新材料氧化铝纤维产品

该领域一直由美国企业主导

氧化铝纤维主要成分为氧化铝（Al₂O₃），辅助成分有SiO₂、B₂O₃、MgO等。氧化铝纤维作为高性能无机纤维中的一种，又分为氧化铝短纤维、氧化铝晶须以及氧化铝连续纤维，可广泛用作高温耐火材料、复合材料的结构增强材料。

其中，氧化铝短纤维可用于高端窑炉内衬、汽车三元催化器的衬垫中；氧化铝连续纤维在新能源、复合材料等领域展现出独特的应用价值，使用其制备的增强聚合物复合材料具有透波性好、质量轻的特点，有望在电路板、电子器械、雷达罩和电池等工具或器件中得以应用。

据已经实现氧化铝纤维产业化的莫纶（珠海）控股集团有限公司的创始人马小民介绍，氧化铝纤维材料的需求端包括军工和民品。军品端是一个较小的市场，占整体市场空间的10%以下，更多的市场在于民品端，将达千亿级市场规模。

目前全球氧化铝纤维市场主要由国外企业垄断，尤其是美国企业占据主导地位，如美国DuPont公司、美国3M公司等，另外日本三菱公司、英国ICI公司等也占据一定的市场份额。

国外厂家的氧化铝纤维物理性能

目前我国有多家企业实现了产业化突破

氧化铝纤维与氧化锆纤维、碳化硅纤维、碳纤维等无机纤维皆是国家重点发展的军备材料，属国家重点需求材料。欧美发达国家将其作为战略储备材料，对我国进行技术封锁，部分产品禁售，非禁产品进行高价、限量销售。

我国早年因为人力和物力投入较少、相关技术发展滞后等原因，氧化铝连续纤维的研发及生产技术水平与国际先进水平的差距较大。我国在耐高温新材料领域起步较晚，几乎从2000年之后才开始进行连续纤维的研发，而部分发达国家在20世纪70年代已经实现量产。

据了解，国内最早中试成功的是浙江欧诗漫晶体纤维有限公司，并建成了国内第一套氧化铝纤维连续生产装置；2015年鲁阳节能实现了氧化铝纤维针刺毯的量产。之后，山东东珩国纤新材料、莫纶集团、上海榕融新材料等企业也实现了产业化突破。

氧化铝纤维制备工艺有哪些？

1、溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是制备高纯度且均匀的Al₂O₃纤维最通用的方法之一，通过控制前驱体溶胶的粒径、采用较低的煅烧温度即可得到均匀的Al₂O₃纤维，该方法通常选用异丙醇铝、羧酸铝、硝酸铝及氯化铝等作为前驱体。

山东东珩国纤新材料氧化铝短纤维产品

2、卜内门法

将有机铝盐和其他添加剂在一定条件下混合，使之成为一定粘度的粘稠溶液，然后再与一定量的水溶性有机高分子、含硅氧化聚合物等混合均匀，形成可纺粘液，经过纺丝、干燥、烧结等处理，即得到氧化铝纤维。卜内门法难以得到连续长纤维，其产品多为短纤维形式。

3、熔融抽丝法

熔融抽丝法是1971年美国TYCO研究所开发的一种制备单晶α-Al₂O₃纤维的方法，通过在高温下向Al₂O₃熔体内插入钼制细管，利用毛细现象，熔融液刚好升到毛细管的顶端，然后由顶端缓慢向上拉伸得到α-Al₂O₃连续纤维。此方法可以制得形状较为复杂的连续纤维，但产品性能不易控制，纤维质量较差。

4、浸渍法

采用无机铝盐作为浸渍液，亲水性能良好的粘胶纤维作为浸渍物基体纤维。在一定条件下将其混合均匀，无机铝盐以分子状态分散于基体纤维中，经过浸渍、干燥、烧结、编织等步骤可以得到形状复杂的氧化铝纤维。浸渍法易于形成含铝纤维，并可以制成形状复杂的纤维产品，但成本较高，工艺较为繁琐，产品性能不易控制，形成的纤维质量较差。

5、预聚合法

预聚合法先将烷基铝和其它添加剂在一定条件下聚合，形成一种铝氧烷聚合物，将该聚合物溶解在有机溶剂中，加入硅酸酯或有机硅化合物，再对该混合物进行浓缩处理成可纺粘稠液，再经过干法纺丝成先驱纤维，分别在600℃和1000℃进行热处理，得到微晶聚集态连续氧化铝纤维。该方法的纺丝性能好，易于得到连续长纤维。

日本往友化学公司采用预聚合法生产氧化铝纤维，先用烷基铝和水在一定的条件下聚合成铝氧烷化合物，将其溶解在有机溶剂中，再加入硅酸酯或有机硅化合物，将混合物制成可纺粘稠液，经纺丝，干燥，烧结生产出氧化铝纤维。

6、淤浆法

淤浆法是以Al₂O₃粉末为主要原材料，加入分散剂、流变助剂、烧结助剂等，在一定条件下制成可纺混合物，再经过挤出成纤、干燥、烧结等步骤制备Al₂O₃连续纤维。该方法为了防止气体挥发时体积收缩过快导致纤维破裂，生产的浆料在烧结前需要进行干燥处理，并选择适当的升温速率。

氧化铝纤维应用领域有哪些？

Al₂O₃纤维兼具耐高温、低导热系数、抗压强度高、拉伸强度高、质轻及生物相溶性好等优异特性，其在结构增强、高温隔热、吸附过滤及生物医学等领域表现出极强的竞争优势。

1、结构增强复合材料

近年来，增强金属基复合材料性能的研究及应用引起了许多工程界的关注，而无机金属在增强材料方面有其独特性。由于Al₂O₃纤维与有机基体间具有较小的界面反应，其复合材料制品的机械性能、硬度及耐磨性会得到进一步的改善。

2、高温隔热材料

Al₂O₃纤维在高温下具有优异的抗氧化性能，能够在高温使用过程中保持较高的抗拉强度，相较于碳化硅纤维其原料成本较低。此外，Al₂O₃纤维表面活性较高，具有质量轻、耐高温、热膨胀系数小、抗热震性能好等优点，被广泛应用于航空航天高温隔热领域。

3、吸附过滤材料

Al₂O₃纤维具有轻质、过滤阻力低、热稳定性好、过滤效率高等优点，常被用作吸附过滤材料，在环境领域具有重要的应用价值。

4、生物医学材料

当Al₂O₃纤维尺寸减小到微米甚至纳米级别时，其在生物医学领域也有了一些应用，将其与无毒且良好生物相容性的聚合物复合可用作伤口愈合材料、组织支架材料，协助骨再生过程等。另外Al₂O₃复合材料在牙修复领域也有着广泛应用。

会议通知

氧化铝纤维因应用优势极为突出，核心制造技术一直被发达国家严密封锁，而我国在该领域曾长期依赖进口。尽管目前我国在高性能氧化铝纤维方面的竞争中还处于相对劣势，但在政策、需求驱动下，及随着国内企业生产工艺不断成熟，氧化铝纤维的全面国产替代指日可待。2023年3月9-10日，中国粉体网将在江西萍乡举办“2022第五届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”，来自山东工陶院的张铭霞教授将带来《连续氧化铝纤维的制备》的报告，报告基于利用溶胶-凝胶法以无机铝盐、羧酸、硅溶胶、助剂为原料、结合干法纺丝制备了连续氧化铝系列陶瓷纤维，将阐述对纺丝溶胶的流变性、微观结构、纤维晶型以及纤维表面和内部结构进行的研究。

专家介绍

张铭霞，1967年生，教授，现任山东工业陶瓷研究设计院首席专家。国防科工局项目评审专家，中国复合材料学会理事，山东省纺织学会理事。主持承担国家级科研项目二十余项，获授权专利20余件，发表论文30余篇。长期从事高性能纤维及复合材料的研究、开发和产业化工作，主持开发的具有自主知识产权的高性能连续氮化硼纤维，打破了发达国家对我国在耐超高温（3000℃）增强材料的技术封锁，建立了我国首条连续氮化硼纤维吨级生产线，解决我国耐超高温苛刻服役环境下热透波烧蚀关键原材料“卡脖子”的难题；主持了具有自主知识产权的低成本连续氧化铝基纤维的研发，攻克了有氧环境下长期使用高温增强剂制备的关键技术，建立了工程化试验线。

参考来源：

[1]魏士龙，井良霄.氧化铝纤维制备中的热处理过程研究

[2]曾佳琪等.氧化铝纤维的制备及其应用研究现状

[3]汪家铭等.氧化铝纤维发展现状及应用前景

[4]缓解“无米之炊”局面，「莫纶集团」填补氧化铝连续纤维产业化空白.36氪

（中国粉体网编辑整理/山川）

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