本论文采用水性溶胶法制备氧化铝基纤维。首先通过氯化铝和金属铝粉反应合成水性的氧化铝溶胶,正硅酸乙酯碱性(氨水)催化水解合成二氧化硅溶胶,然后把两种胶体混合后制备双相溶胶纺丝液,连续干法纺丝得到凝胶纤维,最后热处理转变成Al2O3-SiO2陶瓷纤维。本工作对纤维制备过程中的基础科学问题进行了系统的研究。　　 系统地研究了铝粉和氯化铝比例、铝盐浓度、反应时间、氧含量等因素对氧化铝溶胶组成和结构的影响。首次提出铝粉和氯化铝的反应机理,指出决定铝溶胶性能的关键因素是溶液的pH值。在铝粉溶解过程中,溶液中铝离子不断发生水解、缔合并长大成团簇,无规团聚和有序堆积同时存在。通过改变实验条件可影响反应过程的pH,从而控制溶胶中低聚铝离子(如[Al2(OH)2(H2O)4]4+、[Al3(OH)4(H2O)10]5+)、多聚铝离子(如[Al13O4(OH)24(H2O)12]7+)、非晶胶团、片层结构以及氢氧化物结晶(如水铝石)等成分的比例,优化溶胶的纺丝性能。　　 制备二氧化硅溶胶时,提高反应物、催化剂(氨水)浓度和水解温度都会促进正硅酸乙酯的水解和缩聚反应,产生大粒径的硅胶粒。水解程度不足,硅溶胶陈化时易凝胶化。在适当的条件下进行水解(如氨水浓度为0.30mol.L-1,正硅酸乙酯浓度为0.77mol.L-1,乙醇和水的体积比为4/1,反应温度20℃),可得到稳定的纳米硅溶胶。碱性(pH～10)硅溶胶和氧化铝溶胶混合前,需要先酸化处理(pH～2),使硅溶胶的zeta电位由负值变为正值。在zeta电位为0附近(相应的pH值为3～8),硅溶胶的稳定性差,容易发生凝胶化,应尽量避免。　　 氧化铝溶胶的溶胶-凝胶转变主要是靠胶粒之间的物理作用,而非化学交联,因此取决于氧化铝浓度,并具有可逆性。碱性水解得到二氧化硅溶胶呈球状,会降低氧化铝溶胶可纺性,需要添加纺丝助剂PVA来保证连续干法纺丝。　　 凝胶纤维在热解过程中依次经历了脱除溶剂水(＜200℃)、结构羟基脱水(200℃～500℃)以及[AlO5]的羟基脱水(＞500℃)三个阶段。高温段集中脱水对纤维组织和性能影响最大,产生的气体会破坏纤维结构,甚至造成粉化。　　 纯氧化铝凝胶纤维热处理过程中,由于不同氧化铝晶相之间密度和晶体尺寸的差异,低温过渡相氧化铝向高温相α-Al2O3转变时,形成“蠕虫状”结构,同时晶粒迅速长大,纤维呈现疏松多孔显微组织,失去强度。加入二氧化硅,高温下二氧化硅粘滞流动包覆在氧化铝粒子表面,抑制氧化铝晶型转变,并与氧化铝发生反应生成莫来石。硅溶胶添加量越大,颗粒越小,固相反应越容易发生,所得纤维结构越致密。若二氧化硅溶胶的粒径过大(亚微米),对氧化铝相变的影响较小,自身容易结晶形成方石英,不利于莫来石形成。同时,二氧化硅粘滞流扩散后,物质迁移造成原来的颗粒中心出现大尺度气孔,导致纤维粉化。因此,采用双相溶胶法制备Al2O3-SiO2纤维时,以小粒径二氧化硅溶胶作为硅源是制备高品质纤维的关键。