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玄武岩纤维和特性


      1. 简介

        1)玄武岩纤维可采用单组分玄武岩、辉绿岩、角闪岩、珍岩、安山-玄武岩等广泛分布的原料进行生产,可代替传统上采用昂贵的多组分原料的多种玻璃纤维,可以简化工艺,大大节约成本,而且没有污染。

        2)连续玄武岩纤维是21世纪的新材料,是继碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、PPO等纤维之后的一种高技术非金属无机纤维。

        3)玄武岩纤维的高强力、高耐温、耐腐蚀、抗氧化、抗紫外线、绝热隔寒、吸湿性低、绝缘性能好、高温过滤性好、透波性好等特性。玄武岩纤维是纯天然的无机纤维,已被人们认识并投入生产实用。

        4)玄武岩纤维将是在某些领域代替特种玻璃纤维和碳纤维等特种纤维的合适选择。因为玄武岩纤维的综合性能优越,而且玄武岩纤维是一种生态材料,例如,每生产1kg碳纤维的能耗是玄武岩纤维的14倍,碳排量是30倍;原料全部为天然矿石。


      2. 特性

        1)弹性模量与昂贵的S、M玻璃纤维相近,强度相当;用于织造织物重量在150~210g/m2的产品时,织造性能良好;可用以代替S、M等玻璃纤维制造绝热制品和复合材料,制造硬质装甲和各种GFRP产品。例如,利用E玻璃纤维生产玻璃钢管,只能耐25个大气压,管径最大为2米,而用玄武岩纤维做玻璃钢管,则可耐60个大气压,管径可达3米。在某些场合,玄武岩纤维甚至可以部分代替每吨售价在20余万元的碳纤维或芳纶纤维

         2)耐水性能好,甚至超过耐水性已达Ⅰ级的E玻璃纤维,用直径17-25μm的玄武纤维制成的棉板用作农业培养基时,具有足够的透水性与柔性。经多次冻结与解冻,浸湿与干燥循环,玄武棉板表现出足够的稳定性。由于它耐大气作用,可用以加固挡水坡土坝、防护堤与沟渠等临水建筑。

         3)耐热性优于矿棉和E等玻璃纤维,接近产量小而价格高的耐高温的石英玻璃纤维。在400℃温度下工作时,其断裂强度仍能够保持85 %;在600℃温度下工作时,其断裂强度仍能够保持80 %的原始强度,而即使是优良的矿棉此时也只能保持50~60 %的强度,玻璃棉则完全破坏。如果玄武岩纤维预先在780-820℃下进行处理,纤维还能在860℃下工作而不会出现收缩。如果用钠-蒙托石-膨润土浆把玄武岩纤维短切纱粘合成毡,在450℃下处理5分钟,可提高其耐水性,并可把工作温度提高到石英玻璃纤维的1000℃高水平。有时纤维除了经受热作用外,还要经受振动。玄武纤维直到500℃温度下的热振稳定性仍然不变,原始重量损失不到2 %;900℃时,仅3 %。低容重、低导热率、低吸湿率和高化学稳定性的玄武纤维除了可用于高温绝热材料,还可用作液氮(-196)等容器或设备的最有效的超低温绝热材料,E玻璃纤维只能耐-60℃。这种纤维用作保温材料时,不存在用石棉作保温材料时可能引起的制癌问题。

          4)由于吸声系数比E玻璃纤维高,玄武岩纤维也是高效隔音材料,而且防火,能以吸声毡或板的形式用于电影院和其他公共大厅。现已被当着汽车消声器的最佳材料,具有极大的市场前景。

         5)由于过滤系数高,玄武岩纤维被成功地在净化空气或烟气的设备中,用作高温过滤材料。

          6)玄武岩纤维在100~250℃温度下的拉伸强度将提高30%,而一般玻璃纤维却下降23%。玄武岩纤维在热水作用小也能保持较高强度。例如,在70℃水作用下玄武岩纤维的强度可保持1200小时,而一般玻璃纤维不到200小时便失去强度。玄武岩纤维在40℃强烈日光暴晒2400小时仍能保持强度。

           7)玄武岩含有不到20%的导电氧化物,含导电氧化物的玻璃纤维一般不能用于制备绝缘材料,但玄武岩纤维的介电损耗角正切与E玻璃纤维相近,应用专门浸润剂处理过的玄武岩纤维,其介电损耗角正切比一般玻璃纤维还低50%,因而可以用来耐热绝缘材料,可广泛应用于电子工业的印刷线路板制造等领域。

          8)玄武岩纤维具有良好的增强效应。单纤维拔丝试验表明,玄武岩纤维与环氧聚合物的粘合能力高于E玻璃纤维,而且在采用硅烷偶联剂处理后还会进一步提高。因此,玄武岩纤维可以代替即将禁用的石棉作为耐高温结构复合材料、橡胶技术制品等的增强材料,也可用于制作制动器、离合器等的磨擦片的增强材料。

         9)玄武岩纤维的耐酸性比经常用作耐酸玻璃钢增强材料的价高的ECR玻璃纤维还好;它的耐硷性与目前市场上常用的AR耐硷玻璃纤维相当,可以代替AR玻璃纤维,应用于需求量很大的纤维增强混凝土构件(GRC)或路面土工格栅等领域。


      3. 应用

        1)汽车制造:发动机和车身绝热隔音制品,磨擦材料,消声器,汽车零部件;

        2)航空制造:发动机、气动设备废气系统的绝热隔音材料;

        3)船舶制造:绝热隔音材料

        4)电子工业:增强部件与印刷板基材;


        5)化学工业:压机缓冲垫,冷藏或气体液体槽罐的隔热材料,高温净化过滤材料;

         6)建筑工业:玄武岩纤维增强混凝土,玄武岩纤维增强塑料筋代替钢筋,代替钢筋做路面土工格栅



         7)农业:温室中栽培蔬菜和花卉的培养

         8)医学:空气超净化过滤器。


       4.发展方向

         1)玻璃钢市场。我国玻璃钢的产量还不足世界总产量的1/20,在今后玻璃钢的大发展中,本产品将可能部分取代高强度的E、C和ECR等玻璃纤维用作玻璃钢的增强材料。

         2)国内大规模新建和改建的桥梁、高速公路、港口、机场、地铁、铁路等基建设施,需要大量的耐硷的AR玻璃纤维增强的混凝土构件,本产品将可以应用于这一领域。

        3)利用玻璃纤维代替有毒的石棉,是当前职业卫生标准要求严格贯彻的重要内容,以确保工人的健康,本产品将是一个最佳的选择。

        4)电子/电力器件需要大量的低电介的D玻璃纤维作增强剂,本产品将以其低成本而独具竞争力。

        5)汽车消声器对玄武岩纤维的需求量预计有数十亿美元的市场潜力。

        6)环保产业是一个新兴产业,其中高温烟气处理需要大量的玄武岩纤维作为过滤材料。



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