高硅氧纖維是高純氧化硅非晶體連續(xù)纖維的簡(jiǎn)稱(chēng)，其氧化硅含量96–98%，連續(xù)耐溫?cái)z氏1000度，短暫耐溫?cái)z氏1400度；其制成品主要包括連續(xù)紗、繩帶、套管、網(wǎng)布、縫編制品，主要應(yīng)用于1000度超高溫防火隔熱，單纖維直徑大于5微米，不含任何石棉或陶瓷棉，對(duì)身體健康完全無(wú)害。
高硅氧纖維在攝氏1000度時(shí)能長(zhǎng)久保持良好的強(qiáng)度和彈性，是超高溫?zé)崃骱蛧娚浠鹧娴挠行崞琳?、及人員設(shè)施的可靠防護(hù)裝置；其導(dǎo)熱系數(shù)低、對(duì)高熱沖擊有良好的抵御性能，對(duì)絕大多數(shù)化學(xué)品呈惰性，對(duì)高溫下的化合物、腐蝕性礦物質(zhì)、弱堿性熔融合金有良好的耐腐蝕性，在高熱、強(qiáng)輻射條件下正常持續(xù)工作。
已廣泛應(yīng)用于航天器防熱燒蝕材料、耐高溫絕熱體、高溫氣體收塵、液體過(guò)濾、金屬溶化過(guò)濾、凈化等方面，具有十分廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)潛力.
研究現(xiàn)狀
近年來(lái)對(duì)高硅氧纖維的需求量也在不斷增加,為提高高硅氧制品的應(yīng)用性能，國(guó)內(nèi)外公司都在進(jìn)行提高硅氧玻璃纖維制品強(qiáng)度與耐熱性的研究和開(kāi)發(fā)，部分制品已成功應(yīng)用于高溫氣體、液體和侵蝕性介質(zhì)的過(guò)濾和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)高端領(lǐng)域。
生產(chǎn)工藝
高硅氧玻璃纖維的生產(chǎn)是以合適的原始玻璃成分，按普通玻璃纖維的生產(chǎn)工藝制成紗、布等各種制品，經(jīng)過(guò)酸瀝濾和熱燒結(jié)工藝，即得到耐高溫性能接近石英纖維的高硅氧制品.對(duì)原始玻璃組分，主要有以E玻璃以及Si02-B203-Na2O和Si02-B203二元系統(tǒng)為原始玻璃組分，我國(guó)主要采用三組分的鈉硼硅酸鹽玻璃。
在生產(chǎn)中，將高硅氧制品經(jīng)酸瀝濾，利用其結(jié)構(gòu)的分相，使B203和Na2O組分瀝濾出來(lái)轉(zhuǎn)入溶液中，使Si02富集量達(dá)到96%以上的微孔硅氧骨架，然后再經(jīng)600一800℃的高溫?zé)釤Y(jié)定型，使微孔閉合，骨架結(jié)構(gòu)趨于緊密，而制得高性能的高硅氧玻璃纖維制品。
性能特點(diǎn)
（1）軟化點(diǎn)接近1700℃，可長(zhǎng)期在900℃環(huán)境下使用，瞬間可以耐數(shù)千度的氣流部刷。
（2）在有機(jī)和無(wú)機(jī)酸中（氫氟酸、磷酸和鹽酸除外）甚至在高溫下，以及弱堿中保持良好的性能穩(wěn)定。
（3）對(duì)熱沖擊和超高輻射有較高的穩(wěn)定性，在高溫和高濕條件絕緣性能優(yōu)良，與高溫膠具有良好的黏結(jié)性能。
（4）耐濕耐日光輻射并且抗震，可用于各種密封材料，制品結(jié)構(gòu)牢固，在許多高溫條件下保持柔軟性。
(5) 結(jié)構(gòu)及性能穩(wěn)定，對(duì)人體沒(méi)有危害，可代替陶瓷纖維和石棉纖維（高溫下發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變）。
（6）防火溫度高，在汽油中燃燒不氧化、不變色，強(qiáng)度高，不會(huì)造成二次污染。
（7）具有良好的耐磨性與絕緣性能，大多數(shù)情況下價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
（8）其骨架可以適當(dāng)?shù)靡钥刂疲谱鞲鞣N膜件，用于液體過(guò)濾、氣體分離或作為催化劑或酶的載體。
正是有如此多的優(yōu)點(diǎn)和特性，高硅氧玻纖制品受到高度的重視和廣泛的研究，并已在許多要求苛刻的工作環(huán)境中大規(guī)模應(yīng)用，開(kāi)發(fā)研究高性能的高硅氧玻纖制品將極具市場(chǎng)前景。
工藝?yán)碚撗芯?/h4>
由于高硅氧玻璃纖維較石英等耐高溫?zé)o機(jī)纖維成本低，使用安全，在歐美等國(guó)家有若干公司圍繞高硅氧玻纖的高性能開(kāi)發(fā)了一系列產(chǎn)品，著名的有美國(guó)ACIT耐高溫復(fù)合材料公司、美國(guó)達(dá)科南方公司、德國(guó)Kelevers公司和美國(guó)H.I.Thompson公司等。而我國(guó)的研究開(kāi)發(fā)基本上采用跟蹤法，總體上落后于國(guó)際水平，國(guó)內(nèi)持續(xù)研究時(shí)間長(zhǎng)并形成規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)研究的只有通華新材料、陜西玻璃纖維以及南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院.
高硅氧玻璃結(jié)構(gòu)分析
高硅氧玻璃纖維其工藝原理是利用玻璃在熔融或冷卻過(guò)程中，二個(gè)或二個(gè)以上互不相容的液相彼此分離，成微不均勻性，利用其結(jié)構(gòu)的分相而生產(chǎn)的，高硅氧玻璃成分去組成落于分相區(qū)內(nèi)，當(dāng)玻璃冷卻或再加熱時(shí)，會(huì)分離成兩相，一相幾乎全是Si02,另一相則富有B203和Na20，他們很容易被酸溶出。從玻璃結(jié)構(gòu)上看當(dāng)Si02含量較高，而分子比Na20 : B203< 1時(shí)，玻璃中同時(shí)存在著[sio4]四面體、[B04]四面體和[B03]三角體，其中一部分[B04]四面體、[Si04]四面體組成均勻、統(tǒng)一和連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而另一部分形成獨(dú)立的層狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，因此在玻璃中存在一定的分相。而Si02相對(duì)酸很穩(wěn)定，B203-Na2O則易溶于酸。高硅氧玻璃纖維的生產(chǎn)就是利用這種原理，將具有基礎(chǔ)玻璃成分的紗或織物在一定條件下進(jìn)行酸瀝濾，使B203-Na2O相轉(zhuǎn)入溶液中，留下微孔結(jié)構(gòu)的硅氧骨架，然后再經(jīng)600-800℃高溫處理，使微孔閉合，骨架結(jié)構(gòu)趨于緊密，從而獲得高穩(wěn)定性的纖維材料，這樣三組分的納硼硅酸鹽玻璃就轉(zhuǎn)化成高硅氧玻璃纖維了。
高硅氧玻璃纖維生產(chǎn)工藝分析
對(duì)高硅氧玻璃纖維的生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)外所來(lái)用的工藝大致相同，都經(jīng)過(guò)合適的原料拉絲成型、紡織加工、酸瀝。
對(duì)高硅氧玻璃纖維生產(chǎn)的原料，兩種組分，其中部分廠家為了降低成本，也采用E玻璃進(jìn)行后序加工而制備高硅氧玻纖制品，我國(guó)一般都采用三元系統(tǒng)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的纖維制品，但在其融化中，因B2O3和Na20揮發(fā)較大，易造成成分的不穩(wěn)定和對(duì)耐火材料的侵蝕較嚴(yán)重，與傳統(tǒng)火焰窯相比，采用全電熔窯在1450℃左右進(jìn)行高硅氧球的熔制，則可大為減少揮發(fā)率和降低對(duì)耐材的侵蝕。
高硅氧玻璃纖維成型工藝
高硅氧玻璃其硬化速度較低，拉絲溫度在1150℃左右，析晶上限溫度只有983℃，所以在拉絲過(guò)程中很少出現(xiàn)析晶現(xiàn)象.但玻璃液與漏板鉑金的浸潤(rùn)角較小，所以在漏板設(shè)計(jì)中，要考慮各個(gè)因素的影響，并在拉絲中對(duì)強(qiáng)制冷卻氣流的控制以及專(zhuān)用浸潤(rùn)劑都提出了較高的要求。
高硅氧玻纖酸瀝濾工藝
酸瀝濾是將結(jié)構(gòu)中分相的非硅質(zhì)相在酸作用下使其析出，以使結(jié)構(gòu)中Si02含量達(dá)到96%以上。離子的分相遷移速率受酸的濃度、瀝濾時(shí)間、溫度以及酸液中H3B03含量的大小及瀝濾速度等因素的影響，對(duì)各工藝的設(shè)定和各參數(shù)的合理控制是生產(chǎn)高硅氧玻纖制品的關(guān)鍵。尤其是溶液中H3B03的．含量對(duì)制品的斷裂強(qiáng)力有很大的影響.
熱燒結(jié)工藝
經(jīng)酸瀝濾的高硅氧玻纖制品，其分相中易溶組分B203和Na20等被酸瀝濾出來(lái)，留下連續(xù)的富Si02的多孔骨架，需在600-800℃或更高溫度下進(jìn)行熱燒結(jié)，使其微孔閉合，強(qiáng)度有所恢復(fù)，但當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，將會(huì)使玻璃表面的微裂紋在內(nèi)應(yīng)力作用下擴(kuò)大，從而使制品的強(qiáng)力反而下降。同酸瀝濾一樣會(huì)對(duì)制品的物理力學(xué)性能產(chǎn)生較大的影響，其具體影響見(jiàn)表2。所以在生產(chǎn)過(guò)程中，需對(duì)熱燒結(jié)的溫度制度和燒結(jié)時(shí)間進(jìn)行合理的控制，在保證恢復(fù)最大強(qiáng)力的同時(shí)使制品在應(yīng)用條件下的線收縮率不大于3%。
