連續(xù)石英纖維的制備方法有哪些？

連續(xù)石英纖維的生產(chǎn)方法目前有三種：棒拉絲法、熔融拉絲法和溶膠-凝膠法。

棒拉絲法首先是將高純硅石或水晶拉成φ1.8~4mm左右的石英玻璃棒，然后加熱熔融石英棒，并從熔融處引絲，集成一束，經(jīng)過集束輪涂浸潤劑，由高速旋轉(zhuǎn)的拉絲機(jī)牽引，連續(xù)地由排輪卷繞在繞絲筒上，成為連續(xù)石英纖維原絲。目前，棒拉絲法按熔制工藝分為兩種：氣體燃燒加熱和電加熱。連續(xù)石英纖維的生產(chǎn)工藝流程見圖1.

水晶原料精選——破碎——提純處理——熔制拉棒——?dú)溲跹嫒廴凇?xì)拉絲——集束家浸潤劑——遠(yuǎn)紅外線烘干——捻線——成品紗檢驗(yàn)——包裝

圖1

2、 坩堝熔融拉絲法

坩堝熔融拉絲法為其爐體由兩個(gè)相互獨(dú)立的密封區(qū)構(gòu)成，包括與壓力管道相連接的鉬制坩堝和真空系統(tǒng)相連接的爐體。生產(chǎn)時(shí)，先關(guān)上爐蓋，先后啟動(dòng)真空泵和擴(kuò)散泵，將爐體內(nèi)空氣抽到壓力為0.25Pa時(shí)，通入Ar并維持恒定流量來防止坩堝、發(fā)熱體和其它部位的氧化。Ar流量用轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)節(jié)。石英玻璃裝滿鉬坩堝，Ar通過壓力管道、水冷夾頭和鉬管向坩堝內(nèi)腔供氣，是石英熔體上方保持一定的壓力，這醬油利于獲得設(shè)定的熔體流量和高粘度石英熔體的成型。成型時(shí)取下爐體上蓋，石英熔體在壓力作用下，通過漏嘴流出，在保護(hù)氣氛中成型，然后進(jìn)入空氣，并卷繞在繞絲筒上。

該工藝的缺點(diǎn)在于成型溫度較高，一般控制在2050~2300℃。這樣的成型溫度加速了坩堝、尤其是漏嘴材料的高溫腐蝕率。漏嘴*嚴(yán)重的地方是在石英熔體、金屬與Ar的三相界面處，而且由于坩堝和漏嘴的材料不同，高溫下將產(chǎn)生化學(xué)腐蝕、應(yīng)力腐蝕以及兩者之間熱膨脹系數(shù)不同可能產(chǎn)生的變形和斷裂等問題，限制了坩堝的使用周期，并且難于實(shí)現(xiàn)多排孔拉絲工藝生產(chǎn)纖維。因此，工業(yè)上以棒拉絲生產(chǎn)石英纖維。

3、 溶膠-凝膠法

溶膠凝膠法是一種新型的成型方法，一般以硅脂為原料，同時(shí)加入其它有機(jī)酸催化劑，榮譽(yù)醇/水中，得到混合均勻的溶液，經(jīng)醇/水解和聚合反應(yīng)得到溶膠，濃縮的溶膠達(dá)到一定捻度時(shí)進(jìn)行紡絲，隨后進(jìn)行熱處理得到石英玻璃纖維。該技術(shù)的關(guān)鍵是膠體的制備、纖維的成型以及凝膠纖維的熱處理。由于該方法所用的原料的純度高，溶劑在處理過程中容易去除，因襲，該方法可以生產(chǎn)純度極高的石英纖維。日本AFG公司于20世紀(jì)90年代中期，采用該方法生產(chǎn)的石英纖維純度可達(dá)到99.999%。