玄武岩纤维:21世纪的新式环保纤维 复材聚集复合资料

发布日期:2022-07-02 19:15:02 来源:od体育app官网下载 

  玄武岩纤维是一种由天然岩石制成的纤维。上世纪50年代初期,德国、捷克和波兰等东欧国家以玄武岩为质料,选用离心法出产出了纤维均匀直径为25μm~30μm的玄武岩棉。上世纪60年代初期,美国、前苏联、德国等大力开展垂直立吹法出产工艺,使玄武岩棉产值迅速增长。波兰的玄武岩棉厂共有12座熔窑,年产玄武岩9000吨~10000吨。原捷克的玄武岩棉厂有7座熔窑,每座熔窑日产玄武岩棉2.4吨~2.9吨,年产玄武岩棉5000吨~6000吨,许多用于修建和工业保温,部分代替石棉用于出产石棉水泥制品,并使石棉水泥制品的强度得到进步。

  上世纪60年代初,前苏联引进了德国立吹法制作矿藏棉的出产专利,在消化、吸收的根底上,成功地将该项技能运用于玄武岩棉的出产。规划出产才能为日产38吨~40吨玄武岩棉,然后大大加快了前苏联玄武岩棉工业的开展。此外,前苏联还进行了玄武岩长纤维增强混凝土的研讨工作,证明了在所研讨的5种无机纤维中,玄武岩纤维具有最好的反抗水泥硬化时分出的Ca(OH)2的腐蚀。1973年,前苏联新闻机构报导了有关玄武岩纤维资料在其国内广泛运用的状况。

  玄武岩纤维的研讨工作首要会集在前苏联。全苏玻璃钢与玻璃纤维科学研讨院乌克兰分院早在上世纪60年代~70年代就致力于这方面的研讨工作。1985年,第一座接连玄武岩纤维工业化出产线在乌克兰纤维实验室(TZI)建成投产,年产值为260吨,产品首要用于国防军工。现在,俄罗斯、乌克兰等国家已选用400孔池窑拉丝工艺出产接连玄武岩纤维及其制品,年产值700吨左右。美国则选用800孔池窑拉丝工艺,年产值为1000吨~1500吨。

  接连玄武岩纤维具有优秀的力学功能、热安稳性、化学安稳性和电绝缘功能。定长纤维具有优秀的耐热性、热振安稳性、化学安稳性和优秀的隔热吸音功能,因而具有宽广的运用远景。制备接连玄武岩纤维的质料玄武岩,是由岩浆构成的根本矿石,是一种硬而细密的深色火山岩,首要矿藏质是斜长石,在俄罗斯乌拉尔山脉、美国西部、印度尼西亚、菲律宾、越南等地有广泛矿藏分布。我国的黑龙江、宁夏、四川、山东、河北等地也有丰厚的储量。而玻璃纤维则由叶腊石、石英砂、石灰石、硼钙石、硼镁石、萤石等质料制成。因为玄武岩熔化进程中没有硼和其他碱金属氧化物排出,使接连玄武岩纤维制作进程的池炉排放烟尘中无有害物质分出,不向大气排放有害气体,无工业废物及有毒物质污染环境。它在很大程度上可代替玻璃纤维,被广泛用于航天航空、石油化工、轿车、修建等多范畴,因而,接连玄武岩纤维被誉为21世纪火山岩变丝、点铁成金的新式环保纤维。

  选用天然耐火玄武岩挤出的接连纤维,在简直一切的用处方面都可以用来代替石棉纤维。近10年,玄武岩纤维已成为增强复合资料的竞争性资料。尽管现在玄武岩纤维没有得到广泛运用,但已逐步进入顾客视野,价位处于高强玻璃纤维和无碱玻璃纤维之间,但却有着与高强玻璃纤维类似的功能。玄武岩矿石质料不只廉价且随地可取,其价格仅相当于铺路石料价,占玄武岩纤维出产本钱的3%~5%,而出产玄武岩纤维仅仅将矿石在熔化炉中进行熔化后进入接丝漏板纤维成形,这便是接连玄武岩纤维出产的悉数工艺进程。与玻璃纤维相同,玄武岩纤维也是用铂铑合金漏板拉制而成。在纤维冷却时涂覆滋润剂,纤维送入拉丝设备和卷绕设备,然后绕在纱筒上。

  因为玄武岩纤维比玻璃纤维更有磨损性,价格昂贵的漏板需求常常整修。跟着漏板的磨损,漏板上的圆孔会变得不均匀,从而影响了工艺操控,如不进行定时修理,不圆的孔径会导致纤维直径不在正常规划之内,出产出的无捻粗纱也无法猜测开裂荷载。因为在加工和修理方面存在上述差异,使玄武岩纤维的出产本钱超越了无碱玻璃纤维,可是玄武岩纤维的支持者称它在复合资料用处中显着优于无碱玻璃纤维。玄武岩短切毡、无捻粗纱和单向织物比同类型的无碱玻纤产品有着更高的开裂载荷和更高的杨氏模量(资料的刚性参数).近年飞速开展的风力发电机叶片工业受资料刚性左右的要素日益突出。玄武岩纤维的模量和拉伸强度别离比无碱玻纤高15%和25%,因而将成为1.5兆瓦或2兆瓦风力发电机叶片承力部位的抱负资料。

  与玻璃纤维、岩棉、石棉、化学纤维比较,玄武岩纤维及其制品一起在许多方面表现出反常的优胜功能。首要表现在以下几个方面:①高运用温度。玄武岩纤维的运用温度规划为-260℃~880℃,这一温度远远高于聚丙聚纤维、芳纶纤维、无碱E玻纤、石棉、岩棉、不锈钢,挨近硅纤维、硅酸铝纤维和陶瓷纤维;②较低的热传导系数。玄武岩纤维的热传导系数为0.031W/m·K~0.038W/m·K,低于芳纶纤维、硅酸铝纤维、无碱玻纤、岩棉、硅纤维、碳纤维和不锈钢;③高的弹性模量。玄武岩纤维的弹性模量为:9100kg/mm2~11000kg/mm2,高于无碱玻纤、石棉、芳纶纤维、聚丙稀纤维和硅纤维;④经热处理后强度的丢失较低,低于无碱玻纤(其他纤维暂无数据供给);⑤化学安稳性(耐酸碱腐蚀才能)较强,高于岩棉、无碱玻纤、硅纤维;⑥吸音系数较高,玄武岩纤维的吸音系数为0.9~0.99,高于无碱玻纤和硅纤维;⑦比体积电阻较高,玄武岩纤维的比体积电阻为1×102ohm.m,大大高于无碱玻纤和硅纤维;⑧较低的吸湿性,玄武岩纤维的吸湿性低于0.1%,低于芳纶纤维、岩棉和石棉。

  接连玄武岩纤维可被制成粗纱、细纱、土工布、编织布、短切纱(见图3)、针刺毡、套管等,运用于不同范畴。玄武岩纤维具有优胜的化学、物理、力学及高温功能,因而它可在各行各业取得广泛的运用。

  ①防火隔热范畴的运用:玄武岩纤维织成的防火布耐高温、隔热作用好、无熔融滴落、无有毒气体排出、无热收缩,是防火服、防火毯、防火帘的优秀资料,耐温可高达650℃,极限氧指数大于68,大大优于芳纶比及有机纤维。

  ②根底设施范畴的运用:玄武岩纤维拉伸强度高、耐酸碱、化学功能安稳,可部分代替碳纤维片,用于根底设施的修正、更新和加固;亦可代替聚脂纤维、聚炳烯纤维、聚炳烯腈纤维,用于增强砂浆混凝土和沥青混凝土,具有较强的防渗抗裂成效,可广泛用于高速公路、飞机跑道、海港码头、水电工程修建等根底设施范畴。

  ③在环保范畴的运用:玄武岩纤维是一种新式的绿色环保资料,可用于环保范畴有害介质、气体的过滤、吸赞同净化,特别是在高温过滤范畴,玄武岩纤维的长期运用温度是650℃,远优于传统过滤资料,是过滤基布、过滤资料、耐高温毡的首选资料。

  ④玄武岩纤维增强塑料(BFRP)的运用:以玄武岩纤维为增强体的复合资料可用于防弹装甲、雷达罩、炮管热护、吸波透波隐身资料等国防范畴;也可用于车船结构、耐压耐腐蚀管道、环绕钢瓶、印刷电路板等民用范畴。

  别的,玄武岩纤维仍是碳纤维的贱价代替品,具有一系列优异功能。尤为重要的是,因为它取自天然矿石而无任何添加剂,是现在为止仅有的无环境污染的、不致癌的绿色健康玻璃质纤维产品。所以玄武岩纤维在复合资料的增强资料范畴的运用,已引起广泛的注重并将快速开展。

  高技能纤维是国防军工建造和支撑高科技工业开展的重要根底资料,它直接关系到国防科技工业的建造和国民经济支柱工业的晋级。玄武岩纤维便是继碳纤维、芳纶、超高相对分子质量聚乙烯纤维之后的第四大高技能纤维。它是21世纪在国防军工范畴有着非常重要运用的一种高技能纤维,是表现国防科技战略布局的一种新资料。

  重新资料的制作本钱看,我国具有低本钱制作玄武岩纤维得天独厚的条件。国家863方案该课题的研讨成果标明,我国具有彻底自主知识产权的低本钱、大规划开展玄武岩纤维的新技能、新装置和新工艺。从全球的开展水平看,全世界玄武岩纤维的技能及规划尚处于初级阶段,这给咱们追逐甚至超越国外的先进技能水平供给了很大的开展空间和商场机会。在碳纤维缺少的时期,要活跃开发新产品,以变应变,把碳纤维的缺少当作一个关键或起色,开发以玄武岩纤维为质料的新产品。新产品开发要源于商场,更要高于商场,应自动去引导商场,例如使用玄武岩纤维优异的归纳功能和杰出的性价比,去开宣布更多的新产品。与其他高科技纤维的开展比较,我国玄武岩纤维的开展有期望后来者居上,并终究成为全世界最大的出产及运用大国。回来搜狐,检查更多

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