與其他耐火纖維材料相比,多晶莫來石纖維在高溫下的抗氧化性能尤為突出。在空氣中,隨著溫度的升高,普通纖維材料表面容易被氧化,形成疏松的氧化層,導(dǎo)致材料性能下降。而多晶莫來石纖維在高溫下,其表面會形成一層致密的氧化鋁保護膜,這層保護膜能夠有效阻止氧氣進一步向纖維內(nèi)部擴散,從而減緩纖維的氧化速度。即使在1600℃的高溫下長時間暴露于空氣中,多晶莫來石纖維的氧化程度也非常低,仍能保持較好的物理化學(xué)性能。這種優(yōu)異的抗氧化性能使得多晶莫來石纖維在航空航天領(lǐng)域的高溫部件防護、高溫氣體過濾等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。多晶莫來石耐高溫老化,長期高溫使用性能衰減緩慢。北京陶瓷纖維紙

保溫纖維在建筑節(jié)能領(lǐng)域的規(guī)?;瘧?yīng)用,正成為“雙碳”目標的重要支撐。我國建筑能耗占社會總能耗的30%以上,而保溫纖維是降低建筑能耗的關(guān)鍵材料之一。在外墻保溫系統(tǒng)中,保溫纖維板與粘結(jié)砂漿復(fù)合形成的保溫層,傳熱系數(shù)可低至0.4W/(m2?K)以下,使建筑冬季采暖能耗降低50%;在門窗保溫中,中空玻璃內(nèi)填充的超細保溫纖維,能將傳熱系數(shù)從普通中空玻璃的2.8W/(m2?K)降至1.5W/(m2?K)以下;在既有建筑改造中,噴射保溫纖維技術(shù)可對墻體進行無損保溫升級,施工效率達100㎡/天,且不影響建筑外觀。更具創(chuàng)新性的是“呼吸式”保溫系統(tǒng)——采用多孔保溫纖維與透氣膜復(fù)合,既能阻隔熱量傳遞,又能排出墻體內(nèi)部水汽,避免霉菌滋生。某老舊小區(qū)改造項目采用該系統(tǒng)后,住戶冬季室內(nèi)溫度平均提升4℃,空調(diào)使用時間減少30%。天津保溫纖維制品多晶莫來石耐高溫氣流磨損,適用于高溫風(fēng)機等部件。

陶瓷纖維作為無機隔熱纖維中的典型表率,以其突出的耐高溫性能和穩(wěn)定的化學(xué)特性,在高溫工業(yè)領(lǐng)域占據(jù)不可替代的地位。它主要由氧化鋁、二氧化硅等無機材料經(jīng)熔融噴吹或離心紡絲制成,纖維直徑通常在2-8微米之間,內(nèi)部形成的無數(shù)微小氣孔構(gòu)成了天然的隔熱屏障。這種纖維的重心優(yōu)勢在于耐高溫性——普通陶瓷纖維可耐受1000℃左右的高溫,經(jīng)特殊配方改良的高純陶瓷纖維甚至能在1600℃以上的環(huán)境中短期工作,這是有機隔熱纖維和多數(shù)無機隔熱纖維無法企及的。在工業(yè)窯爐、冶金熔爐等高溫設(shè)備中,陶瓷纖維常被制成毯狀或模塊狀內(nèi)襯,相比傳統(tǒng)的耐火磚,它能將爐體表面溫度降低50%以上,同時減少熱量損耗達30%,明顯提升能源利用效率。此外,陶瓷纖維的化學(xué)穩(wěn)定性極強,不易與酸堿等腐蝕性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),這讓它在化工反應(yīng)釜的保溫層中也能長期穩(wěn)定發(fā)揮作用。
從材料輕量化角度來看,多晶莫來石纖維為工業(yè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了可能。其體積密度通常在 0.2-0.3g/cm3,只為輕質(zhì)耐火磚(0.8-1.2g/cm3)的 1/4 到 1/3,這意味著在相同的隔熱效果下,采用多晶莫來石纖維的窯爐襯體重量可大幅降低。以一臺直徑 5 米、長度 20 米的回轉(zhuǎn)窯為例,若將傳統(tǒng)耐火磚襯體更換為多晶莫來石纖維襯體,其襯體重量可從約 80 噸減少至 25 噸,不僅降低了窯體的承重負荷,還減少了驅(qū)動電機的功率消耗,據(jù)測算,此類改造可使設(shè)備的運行能耗降低 15%-20%,同時延長了窯體的使用壽命。高溫灼燒時,多晶莫來石的體積變化率維持在極低水平。

多晶莫來石纖維具備突出的耐高溫性能,這是其很突出的特點之一。當(dāng)普通纖維在 1000℃以上開始軟化、變形甚至熔融時,多晶莫來石纖維仍能保持穩(wěn)定的形態(tài)和性能。在 1400℃的高溫環(huán)境中持續(xù)使用,其熱收縮率極小,不會出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)破壞。這種優(yōu)異的耐高溫性能源于其獨特的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分。莫來石晶體具有較高的熔點(約 1890℃),且晶體之間的化學(xué)鍵能較強,能夠有效抵抗高溫下的熱應(yīng)力和化學(xué)侵蝕。同時,纖維的多孔結(jié)構(gòu)使其具有較低的熱導(dǎo)率,在高溫下能夠起到良好的隔熱作用,有效降低熱量傳遞,減少能源損耗,廣泛應(yīng)用于冶金、陶瓷、玻璃等高溫工業(yè)領(lǐng)域的窯爐隔熱材料。高溫火焰直接噴射時,多晶莫來石表面損傷程度低。安徽耐高溫纖維紙
1550℃高溫下,多晶莫來石的抗沖擊性能依然出色。北京陶瓷纖維紙
多晶莫來石纖維的低熱導(dǎo)率是其在隔熱領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。其獨特的多孔結(jié)構(gòu)和晶體排列方式,使得熱量在纖維內(nèi)部的傳遞路徑變得曲折復(fù)雜。當(dāng)熱量試圖通過纖維傳遞時,會在眾多的氣 - 固界面上發(fā)生多次反射、散射和吸收,從而很大降低了熱傳導(dǎo)效率。在常溫下,多晶莫來石纖維的熱導(dǎo)率約為 0.03 - 0.05W/(m?K),在 1000℃時,熱導(dǎo)率也只為 0.1 - 0.15W/(m?K)。這一數(shù)值遠低于傳統(tǒng)的隔熱材料,如石棉、巖棉等。因此,在工業(yè)窯爐、高溫管道、高溫實驗室設(shè)備等的隔熱保溫工程中,使用多晶莫來石纖維材料能夠顯著提高隔熱效果,降低能源消耗,減少對環(huán)境的熱污染。北京陶瓷纖維紙