连续莫来石纤维是一种高性能的新型无机纤维,具有高强、高模、耐高温、抗蠕变、抗热震等优异性能,尤其是在高温条件下具有比其它无机纤维更加优异的机械性能,广泛应用于航空航天、军工及高科技民用领域。目前国内莫来石纤维多为短纤维,本文旨在通过研究合适的成型条件和纺丝机理,为连续莫来石纤维的研究开发提供理论依据。本文以水为溶剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,异丙醇铝(AIP)及硝酸铝(AN)为铝源,通过水解和缩聚反应制备均匀、稳定的莫来石先驱体溶胶,使用干法纺丝机将先驱体溶胶纺丝为可卷绕的连续莫来石纤维。首先,对干法纺丝制备连续莫来石纤维成型机理进行研究,主要探讨了纺丝温度(挤出温度、甬道温度、干燥温度)、组件条件、卷绕速度对初生纤维卷绕成型、溶剂蒸发、纤维直径等性能的影响。实验结果表明,挤出温度在44℃和90℃之间时,初生纤维具有良好的纺丝性能。将纺丝甬道分为上端、中端、末端,对各段分别研究以准确描述纤维成型,其中上端温度对纺丝成型最关键,温度过高则溶剂蒸发过多,导致纤维干裂断丝而无法卷绕,并且这种裂纹和缺陷难以通过煅烧弥合;过低则溶液蒸发缓慢产生滴落。纤维直径增加,残留溶剂质量分数降低。卷绕速度增大,初生纤维纺丝性能先提高后降低。其次,通过干法纺丝利用PVP和PVA分别改性的莫来石先驱体溶胶,探讨了助剂对纺丝温度、组件条件、卷绕速度以及初生纤维溶剂蒸发、卷绕成型的影响。结果显示助剂可有效改善先驱体溶胶的纺丝成型条件,添加量为3-8%时可达到既改善纺丝性能又不影响基体内部结构的目的。同时纺丝助剂的保水作用可增加初生纤维表面光滑度。利用XRD、SEM、IR等表征了纤维的结构和性能,所制备的初生纤维具有表面光滑、直径细小、结构均匀、柔韧性好等特性,可实现1000米以内的连续纺丝。最后,运用牛顿流体、本构方程建立连续莫来石干法纺丝溶剂扩散动力学模型,利用Matlab软件模拟纺程中溶剂蒸发情况。从平行和垂直纤维轴向两个角度分析了溶剂扩散过程。在纤维轴向平行方向,将残留溶剂质量分数变化分3个阶段,研究对流和闪蒸机理对溶剂蒸发的影响;在纤维轴向垂直方向,将残留溶剂质量分数变化分2个阶段,研究扩散和对流的影响。