玄武岩连续纤维的基本特性
连续玄武岩纤维及其复合材料的研究
《连续玄武岩纤维及其复合材料的研究》一、引言近年来,连续玄武岩纤维及其复合材料作为一种新型材料备受关注。
玄武岩作为一种具有优良物理化学性能的矿物,其连续纤维被广泛应用于复合材料领域。
本文将从深度和广度两个方面对连续玄武岩纤维及其复合材料进行综合评估,并探讨其在不同领域内的应用。
二、连续玄武岩纤维的优势1. 物理化学性能突出连续玄武岩纤维具有优良的物理化学性能,如高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等特点,使其在复合材料中具有独特的优势。
在工程结构中,连续玄武岩纤维复合材料能够有效提高材料的强度和韧性,改善其疲劳性能,在航空航天、汽车制造、建筑等领域具有广泛的应用前景。
2. 可持续性发展玄武岩属于地球资源中丰富的矿物之一,其开采成本低、资源丰富,具有可持续发展的潜力。
利用玄武岩制备连续纤维及其复合材料,不仅可以提高材料的使用寿命,还能够有效地减少资源的浪费,符合现代社会对于可持续发展的要求。
三、连续玄武岩纤维及其复合材料的应用领域1. 航空航天领域在航空航天领域,要求材料具有轻质、高强度、耐高温等特点,连续玄武岩纤维复合材料能够满足这些要求。
其在飞机机身、发动机零部件、导弹制造等方面有着广泛的应用前景。
2. 汽车制造领域汽车制造领域对材料轻质化、高强度、耐磨耐腐蚀等性能要求较高,连续玄武岩纤维复合材料可以满足这些需求。
应用于汽车车身、零部件等方面,可以降低汽车自重,提高燃油利用率,减少排放,对于节能减排具有重要意义。
3. 建筑领域在建筑领域,连续玄武岩纤维复合材料可以用于加固混凝土结构、制作装饰板材等,提高建筑材料的抗风、抗震、防火性能,增加建筑物的使用寿命,对于提高建筑物的安全性和耐久性起着重要作用。
四、个人观点及总结个人认为,连续玄武岩纤维及其复合材料的研究与应用,将对现代工程技术和材料科学发展产生重要的影响。
其在各个领域的广泛应用将带来更高效、更安全、更可持续的解决方案,对于推动工业进步和社会发展具有积极的意义。
玄武岩纤维特性及简介
玄武岩纤维主要特性及用途简介玄武岩纤维是一种无机非金属纤维,有它独特的性能和应用市场。
玄武岩纤维只有强度高、耐高温、耐久性好、耐腐蚀(耐酸耐碱)、不吸水、介电性能好,防辐射、有一定的吸波和透波等综合性能、性价比也适中的特点。
1.玄武岩纤维的使用温度范围为260~650℃;玻璃纤维为380℃,玄武岩纤维在400℃时,其断裂强度保持在85%;在600℃时,其断裂强度仍能够保持65%。
而且其超低温使用性能很独特。
2.抗拉强度(单丝强度)玄武岩纤维的抗拉强度为3000~4800M pa,与高强S玻纤很相近。
3.耐酸性:玄武岩纤维在饱和Ca(OH)2溶液以及在水泥等碱性介质中耐久性好,能保持高度的稳定性,可代替钢筋用作混凝土建筑结构的增强材料,制作桥梁等大型建筑的结构件。
随着我国玄武岩纤维的批量生产,玄武岩纤维增强水泥再次被业界重视,原来用聚丙烯纤维增强水泥混凝土的部分建材企业积极采用玄武岩纤维增强水泥及其混凝土;另一些建筑结构加固、补强和修复,都取得了较好的效果。
利用玄武岩纤维较高的抗拉强度这一特点,加上它具有与水泥、混凝土的亲和力和耐碱性,在建筑增强领域中的应用具有较大优势和发展潜力。
4.化学稳定性:玄武岩纤维含有的K2O、MgO和TiO2等成分对提高纤维耐化学腐蚀及防水性能起到重要的作用,玄武岩纤维与玻璃纤维在3小时消费者后纤维质量损失的对比情况:在水中玄武岩纤维损失0.002而玻璃纤维则损失0.007;2NNaOH 的溶液里两者分别为0.0275和0.06:在2NHCL中玄武岩纤维仅损失0.022,而E玻璃纤维则损失0.389。
5.热振稳定性玄武岩纤维在200℃下的热振稳定性很好。
采用玄武岩纤维和环氧树脂制成的复合材料在军品和民品上也获得很大的进展,如在喷火口处具有强大的热振冲击力时,玄武岩纤维复合材料也能保持非常好的热振稳定性,加之玄武岩纤维的伸长率高于碳纤维,所以玄武岩纤维还可以制作耐热的复合材料、绝热绝缘复合材料:如仪表盘,电器附件,耐磨高温齿轮、密封件,耐高温衬垫、船舶的绝热材料。
玄武岩纤维
玄武岩纤维简介玄武岩纤维(Basalt Fiber)是玄武岩石料在1450℃~1500℃熔融后,通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。
类似于玻璃纤维,其性能介于高强度S玻璃纤维和无碱E玻璃纤维之间,纯天然玄武岩纤维的颜色一般为褐色,有些似金色。
玄武岩纤维是一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料,它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后,通过漏板快速拉制而成的。
玄武岩连续纤维不仅稳定性好,而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能。
此外,玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少,对环境污染小,产品废弃后可直接转入生态环境中,无任何危害,因而是一种名副其实的绿色、环保材料。
我国已把玄武岩纤维列为我国重点发展的四大纤维之一,在我国基本上实现了工业化生产。
玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。
玄武岩纤维表面较光滑,表面能较低,经过表面改性后,其表面增加纳米SiO2粒子,有效地提高纤维表面粗糙度,增加了微生物与载体间的有效接触面积;改性后表面有阳离子的存在,载体表面电位升高,载体表面带正电荷,利用静电吸力促进微生物固定,有利于微生物固定化;改性后表面的活性官能团,增加了载体的表面能,所含有羟基、羰基或羧基等,对微生物在载体表面粘附生长有积极的作用。
通过玄武岩纤维载体表面改性,使其具有良好的亲水性和微生物负载性能,使之能够负载更多的生物量,且长时间保持较高的微生物活性,从而实现更有效通过生物膜法降解水体中污染物。
玄武岩的发展(1)玄武岩连续纤维作为一种新型绿色环保材料出现在20世纪60年代初。
(2)从70年代起,美国和德国的科学家先后对玄武岩纤维的制备进行了大量的研究。
玄武岩纤维的组成与结构玄武岩纤维的密度在2.6~3.05g/cm3之间,主要组分如下表所示。
玄武岩纤维
学校代码: 10128学号: ************新型纺织纤维课程论文题目:玄武岩纤维的特性与应用****:***学院:轻工与纺织学院班级:纺织13-1****:***二〇一四年十二月摘要:玄武岩纤维是一种新型高性能绿色环保纤维,其强度高、耐高温、抗噪音并且化学稳定性好。
本文简要介绍了有关玄武岩纤维的特性,并对其应用做了一些简单阐述。
关键词:玄武岩纤维特性应用目录1 前言2 玄武岩纤维及其特性 (1)2.1玄武岩纤维及其各成分作用 (1)2.2玄武岩纤维的特性 (2)2.2.1玄武岩纤维的断裂强度和增强效应 (2)2.2.2玄武岩纤维的化学稳定性 (2)2.2.3玄武岩纤维的介电性能、电绝缘性能和电磁波的透过性 (2)2.2.4玄武岩纤维的声绝性 (2)2.2.5玄武岩纤维的力学性能 (2)2.2.6玄武岩纤维的耐水性 (3)2.2.7玄武岩纤维的绿色环保性 (3)3 玄武岩纤维的产品及其应用 (3)4 结论 (5)参考文献 (5)1 前言玄武岩是岩浆喷发形成的火山岩,主要矿物是斜长石和辉石,呈古铜色。
将玄武岩矿石破碎后在1450℃-1500℃下熔融纺丝,可以制得玄武岩纤维。
上世纪60年代初,就出现了玄武岩连续纤维,从70年代开始,美国和德国的科学家就对玄武岩连续纤维进行了大量的研究,但未能实现工业化生产。
使用组合炉拉丝工艺进行大规模生产要追溯到1985年的乌克兰纤维实验室(TZI),现今前苏联诸国家的玄武岩纤维池窑有的已近发展到年产700吨规模,使用400孔铂金漏板拉丝技术;美国玄武岩纤维池窑经过几十年发展也已达到1000-1500吨规模,使用800孔漏板拉丝技术;我国起步较晚,虽然有几十条玄武岩岩棉的生产线,但没有稳定的拉丝技术,生产的玄武岩制品档次一直不高,但近年来我国有意发展玄武岩纤维,开发连续玄武岩纤维已被列为2002年国家新材料领域的863计划,到目前为止已经投资的就有规模年产10000吨的玄武岩生产基地[1]。
玄武岩纤维特点及实际应用的论述
( 9 ) 隔音性 : : 玄武 岩连 续纤 维有着 优 良的隔音 、 吸声性 能 。
( 1 0 ) 玄武岩 纤维 的环 保特 性 : 武岩 在熔化 过程 中没有硼和 其他碱 金属氧 化 物排 出 , 使其 制造过 程 的池 炉排 放烟 尘 中无有害 物质 析出 , 不 向大气 排放有 害 气体 。
池炉排 放的烟尘 中基本无 有害物质 , 因此 , 整个生产 过程 中对 环境 的影响 不大 。 随着 玄武岩纤 维的生产 与应用技术 的不断进 步 , 由于对玄武 岩纤维性 能及 其特 征的 掌握 和 了解 不 同 , 工程 应用 领域对 玄 武岩 纤维 的应 用产 生 了学术 争 论。 本文 根据生 产 、 研 究 与分析 的成果 把玄武 岩纤 维材料 的性 能 、 产品、 适用 性 等方面 的知识作 一介绍 , 期望能 够为关注 玄武岩纤 维材料 生产与应 用的有 关技
( 6 ) 与金 属 、 塑料 、 碳 纤维等材料 的 良好兼 容性 : 玄武岩纤维 和各类树 脂复合
用, 扩展 了高性 能纤 维的应用 领域 , 提 高了高 性能纤 维在 土木 工程领 域的应 用 水平 , 形成 了新的产业 链 , 促 进了建设 领域的 技术创新 。 国内的复合 材料界学 者 与工程界 技术人 员进行 了全面的合 作 , 大 力开展新 型高性 能纤维材料 及其配 套
玄武岩纤维标准
玄武岩纤维标准
摘要:
一、玄武岩纤维概述
二、玄武岩纤维的制备方法
三、玄武岩纤维的性能与特点
四、玄武岩纤维的应用领域
五、玄武岩纤维的标准规范
正文:
一、玄武岩纤维概述
玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料,由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后,通过漏板快速拉制而成。
玄武岩连续纤维不仅强度高,而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。
二、玄武岩纤维的制备方法
玄武岩纤维的制备过程主要包括原料准备、熔融、拉丝和后处理等步骤。
首先将玄武岩矿石进行破碎,然后加入熔炉中,在1450~1500 摄氏度的高温下熔融。
接着,将均匀的熔融物通过拉丝漏板先拉成粗纤维,然后粗纤维由拉丝机拉制成各种规格的连续纤维。
最后,根据后续用途采用不同的浸润剂进行浸润处理,加工形成最终产品。
三、玄武岩纤维的性能与特点
玄武岩纤维的性能介于高强度S 玻璃纤维和无碱E 玻璃纤维之间,具有
较高的强度、耐高温性能好、耐酸耐碱、抗紫外线性能强等特点。
与玻璃纤维、碳纤维、芳纶等其他高性能纤维相比,玄武岩纤维不仅力学性能佳,而且具有很多优异功能性。
四、玄武岩纤维的应用领域
玄武岩纤维在我国重点开发的四大类纤维之一,以其为原料制备的各类产品在国防军工、航空航天、消防、环保、汽车制造、石油化工、电力电子、体育、医疗、土木工程等领域得到了大量应用。
玄武岩纤维复合材料的特性与应用
玄武岩纤维复合材料的特性与应用玄武岩是一种火山岩,具有坚硬的质地和良好的耐磨性,因此在建筑和景观设计中得到广泛应用。
而玄武岩纤维复合材料则是将玄武岩制成纤维,与树脂等材料组合而成的新型材料,具有玄武岩的优良性能和纤维复合材料的轻质高强特性,被广泛应用于各个领域。
本文将介绍玄武岩纤维复合材料的特性与应用,以便更好地了解这种新型材料的优点与潜在的应用领域。
1. 高强度和高韧性玄武岩本身就具有很高的硬度和耐磨性,将其制成纤维后,可以增强复合材料的强度和韧性。
与其他纤维复合材料相比,玄武岩纤维复合材料具有更高的抗压强度和抗弯强度,可以承受较大的外部载荷而不易发生断裂。
2. 耐高温和耐腐蚀玄武岩属于火山岩类,具有良好的耐高温和耐腐蚀性能。
将其制成纤维复合材料后,可以在高温环境下长期稳定工作,不易发生变形和损坏,同时也能够抵抗化学物质的侵蚀,具有较好的耐腐蚀性能。
3. 轻质化相比金属材料,玄武岩纤维复合材料具有更轻的重量,可以降低结构的自重,提高整体的载荷性能。
在一些对重量要求较高的场合,如航空航天领域和汽车制造领域,玄武岩纤维复合材料可以发挥其轻质高强的优势。
4. 易加工和成型玄武岩纤维复合材料可以通过模压、挤出、注塑等工艺加工成各种形状和尺寸的制品,具有较好的成型性能。
可以满足不同应用场合对成型复杂性的要求,是一种具有良好加工性能的材料。
5. 可降解性玄武岩本身是天然形成的矿石,在环境中具有良好的可降解性,不会对环境造成污染。
玄武岩纤维复合材料具有较好的环保性能,是一种可持续发展的材料。
二、玄武岩纤维复合材料的应用1. 建筑领域玄武岩纤维复合材料可以制作成各种装饰板材、管道、地砖等建筑材料,具有良好的耐磨性和耐候性,可以应用于室内外墙面装饰、地面铺装、园林景观等方面。
2. 汽车制造领域玄武岩纤维复合材料具有较好的轻质高强性能,可以用于汽车车身、内饰件、底盘等部件的制造,可以降低汽车的整体重量,提高燃油经济性和行驶稳定性。
玄武岩经编纤维布介绍,玄武岩经编纤维布施工工艺
玄武岩经编纤维布介绍,玄武岩经编纤维布施工工艺玄武岩纤维以单组分纯天然火山岩为原料经1450~1500℃高温熔融后快速拉制而成的连续纤维,属于非金属的无机纤维。
具体到玄武岩经编纤维布介绍,玄武岩经编纤维布施工工艺的相关信息,请看南京道之尊复合材料有限公司的介绍。
玄武岩纤维呈现金褐色,具有不燃、无毒、环保(低碳材料)、耐高温、强度高、韧性大、收缩率小的力学特性,以及较好的吸持沥青能力,因此兼而有之聚酯纤维提供的韧性和沥青吸附性能,以及玻璃纤维所提供的强度、加筋抗裂能力、耐高温抗老化能力。
玄武岩经编纤维布是以玄武岩纤维为主料,采用浸浆和经编加筋相结合的工艺,形成的具有强度高、抗裂性能优异特点的路面防裂材料。
分为玄武岩纤维无捻粗纱布和玄武岩纤维细纱布。
无捻粗纱是由平行原丝或平行单丝集束而成的。
生产粗纱所用玄武岩纤维的单丝直径从3~23μm不等。
玄武岩纤维细纱布是指用小于150TEX的玄武岩纤维纱线织造的各种织物。
细纱布是指用小于150TEX的玄武岩纤维纱线织造的各种织物玄武岩经编纤维无纺布施工工艺为:旧路表面清扫-测量划线-喷洒粘结料-铺设-保养维护-铺建新路面南京道之尊复合材料有限公司是一家以高新技术为导向,集产、学、研为一体的专业从事玄武岩经编纤维布开发、研制、生产、加工和销售现代土工材料的企业。
我公司引进世界先进、功能齐全、性能优越的德国大型经编机,大型涂层机,分切机等生产设备。
我公司生产的产品涵盖防裂贴(抗裂贴),贴缝带,路用创可贴;聚酯玻纤布,高性能聚酯布,玻纤聚酯防裂布,经编复合增强防裂布,玻纤复合土工布,涤纶复合土工布,短纤针刺非织造无纺土工布,玻璃纤维土工格栅,涤纶土工格栅等土工复合材料。
我公司生产的各种土工复合材料广泛适用于新建道路、老路改扩建、白改黑路面、桥梁和隧道、室内外运动场、机场及高速铁路等相关工程。
它为用户提供了防止反射性裂缝和路面防水等可靠的解决方案。
我公司与国内高等院校及科研单位共同致力于新产品、新技术的开发研究。
玄武岩连续纤维在建筑结构中的应用前景
[ 收稿 日期 ]0 5— 5—1 20 0 5 [ 作者简介 ] 田春竹 (9 3一) 女 , 17 , 黑龙 江富锦人 , 讲师。
一
8 一 0
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田春竹 : 玄武岩连续纤维在建筑结构 中的应用前景
泥技术 突破等 , 都对玻璃纤维工业 起了 极大 的推 动作用 。世 界已有 5 O多个 国家生产玻璃纤维 , 总产量达 2 0多万 t制 品 5 ,
种新 型复合材 料中的增强 材料 , 将为复合 材料 的发展开 它
创新 的领 域。
发展很快 , 直处 于上 升趋 势。12 年美 国的 欧文 思 、 宁 一 98 康
玻璃纤 维公 司 , 开始 了玻 璃纤 维 的工业 化 生产 。2 纪 4 0世 0 代 初期 , 诞生 了增 强 塑料 , 二战后 玻 璃纤 维 工业得 到 了迅 速 发 展 。5 O年代 池 窑拉丝 技术 的产 生和 推广 ,0年代 玻璃 纤 6
题。
通过喷丝板拉伸成连续纤维 , 以玄武 岩纤维 为增强体 制成 并 的新型复合材料 。
玄武岩矿 石 主要 由 S 2 A2 3 F 2 C O、 O、 2 i 、 1 、 eO、 a Mg K O、 O O
表 1 连续 性玄武岩纤维与玻璃 纤维、 碳 纤维 及其它纤维的有关指标 比较
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20 0 6年 第 3期 ( 3 卷) 第 4
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多处 “ 九五 ” 期间 我 国的 玻璃 纤 维 工 业发 展 很快 , 年 以 每
玄武岩纤维的主要特性及生产工艺对混凝土性能的影响
圆园18年第16卷玄武岩纤维的主要特性及生产工艺对混凝土性能的影响崔猛东(中国人民解放军61578部队湖北十堰442000)摘要:在总结分析玄武岩纤维主要特性的基础上,介绍了其生产工艺,分析了其对混凝土性能的影响,为玄武岩纤维的推广应用提供了思路。
关键词:玄武岩纤维;主要特性;混凝土性能0引言玄武岩是一种基性喷出岩,在我国分布广泛,属于难熔矿物原料。
玄武岩纤维,是玄武岩加热至1450~1500℃熔融后,通过铂铑合金漏板高速拉制而成的连续纤维[1]。
我国玄武岩纤维的研制起步于20世纪90年代,进入21世纪后,实现了廉价高能的工业化生产,是我国重点发展的四大纤维(碳纤维、芳纶纤维、超高分子聚乙烯纤维、玄武岩纤维)之一。
1玄武岩纤维的主要特性1.1玄武岩纤维的优良特性1.1.1耐温性能优玄武岩纤维热传导系数为0.031~0.038W/m ·K ,所含的铁氧化物拓宽了其成纤的使用温度,具有优异的耐温性能。
其使用温度高温可达700℃,低温可达-269℃,是难得的绝热材料。
1.1.2抗拉强度高玄武岩纤维弹性模量为9100~11000kg/mm 2,抗拉强度为3800~4800MPa ,介于碳纤维与玻璃纤维之间,是用作复合材料加强纤维的理想选择。
1.1.3化学稳定性好玄武岩纤维是无机硅酸盐纤维,其含有氧化钾、氧化镁等组分遇酸碱发生化学反应后,在表面生成的惰性单元会阻断反应的进一步发生。
试验表明,玄武岩纤维的耐酸性远远优于玻璃纤维,其耐碱性则与玻璃纤维相差不大[2]。
1.1.4防电磁辐射性能强镀镍或镀铜的玄武岩纤维,是良好的防电磁辐射复合材料。
在结构物中施作玄武岩纤维布功能层,可以起到良好的电磁屏蔽作用。
1.1.5绝缘性能佳玄武岩纤维的体积电阻率很高,具有良好的介电性能,其所含的导电氧化物占比不到0.2,经浸润剂处理后,其介电损失角的正切比玻璃纤维低50%,可用于耐热阻燃材料的制作[3]。
1.1.6抗热振稳定性显著玄武岩纤维能够承受温度的急剧变化,具有显著的耐温度急变性。
玄武岩纤维特性及简介
玄武岩纤维特性及简介
玄武岩纤维(Basalt fiber)是以玄武岩矿物为原料,利用特殊的技术
及原理,经过熔融、拉伸、形成的细纤维,它是一种类似玻纤维的复合材料,其质量与性能里面优于其他复合材料,其性能及应用非常广泛,如制
造航空航天、车辆、塑料和化学行业的复合材料、土建工程的材料及自行
车及公路车的车架、等等。
1.高抗拉强度。
玄武岩纤维具有超高的抗拉强度,芳纶和氨纶的抗拉
强度是它的2-3倍;耐热性较好,属耐热高分子纤维,最高耐热温度可
达700℃以上,真空和软环境下也可以使用。
2.良好的抗紫外线性和耐腐蚀性。
玄武岩纤维的耐紫外线性能优于芳纶、氨纶、锗纤维等,几乎免受日晒、雨水等天气因素的影响,耐热温度高,可抵抗腐蚀;
3.低线性膨胀系数和较高的横向强度。
玄武岩纤维膨胀系数小,横向
强度高,且抗冲击性能优于玻纤,在航空、航天、车辆、塑料及化学等产
业可广泛应用;
4.低的热膨胀系数和较低的导热系数。
玄武岩纤维的热膨胀系数比玻纤、碳纤维等低,并且具有较低的导热系数,可以起到隔热、保温的作用;。
20170421连续玄武岩纤维与碳纤维_芳纶_玻璃纤维的对比及其特性概述_刘学慧
抽丝
软化
上丝
夹丝和缠丝
下丝成品
包装
成品
入库
图 4 玻璃纤维工艺流程图 表 1 连续玄武岩纤维与其他纤维产品性能对比
性能
连续玄武岩纤维 碳纤维 芳纶纤维 E 玻纤
密度(/ g·cm-3)
2.6~2.8
1.7~2.2
1.49
2.5~2.6
使用温度/℃
-260~880 最高 2000 最高 250 -60~350
业、牡丹江金石、山西巴塞奥特、横店
华大学等。单厂产能 1 000 t/a~ 玻纤等。单厂产能 40 万t/a~
产厂家
中凯工贸等。单厂产能 100 t/a~1 000
集团上海俄金等。单厂产能 100 t/a~
5 000 t/a
90 万 t/a
t/a
1 000 t/a
中 国 产 能 或 产能 8 542 t,产量 2 000 t(2011 芳纶 1313 产能 8 600 t,芳纶
产量 279 万 (t 2011 年)
产量
年)
1414 产能 2 000 (t 2011 年)
产量 3 000 t,产能 4 000 (t 2011 年)
世界产量或 产能 5 万 t,9 万 (t 2011 年)
产能
芳纶 1313 产能 3.2 万 t,芳纶 产量 489 万 (t 2011 年)
1414 产能 6.5 万 (t 2011 年)
碳纤维是纤维状的碳材料,其化学组成中的碳元素约占 90%以上。碳纤维是一种高新技术产品,它既具有碳素材料的固 有本性,又具有金属材料的导电和导热性、陶瓷材料的耐热和耐 蚀性、纺织纤维的柔软可纺织性、高分子材料的轻质和易加工 性。碳纤维虽然具有质量轻、高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐 蚀、抗疲劳、导电、导热的优良特性,但是碳纤维抗氧化性较差, 与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。碳纤维 工业化产品按其生产原料主要分为聚丙烯腈基碳纤维、黏胶基 碳纤维和沥青基碳纤维三类,其中聚丙烯腈基碳纤维是当今世 界碳纤维发展的主流,约占世界碳纤维市场的 80%。碳纤维主要
连续玄武岩纤维产业的发展现状及思考
。国内企业在原材料供应、生产设备制造、产品应用等方面也具备了一
定的实力。
02
连续玄武岩纤维的生产技术及 设备
连续玄武岩纤维的生产流程
ห้องสมุดไป่ตู้熔融制备
将玄武岩颗粒在高温下熔融, 形成熔融液态。
纤维冷却
使用水或其他冷却介质对连续 玄武岩纤维进行快速冷却,使 其固化。
原料准备
选用高品质的玄武岩矿石,通 过破碎、磨细等工艺,制备成 符合要求的细小颗粒。
政策支持与引导
加大资金投入
通过政府资金支持,推动连续玄武岩纤维产业的研发创新和产业 化进程。
税收优惠与政策倾斜
对连续玄武岩纤维产业给予税收优惠和政策倾斜,鼓励产业发展。
建立产业联盟
通过政府引导,建立产学研用紧密结合的连续玄武岩纤维产业联盟 ,推动产业协同创新。
市场拓展与深化
01
02
03
加强市场推广
增长趋势
中国政府对连续玄武岩纤维产业的支持力度不断加大,预计未来几年市场规模 将继续扩大。
连续玄武岩纤维市场的主要影响因素
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
技术进步
随着技术的不断进步, 连续玄武岩纤维的性能 和生产效率将得到进一 步提升,推动市场增长 。
政策支持
各国政府对连续玄武岩 纤维产业的支持力度将 直接影响市场发展,如 税收优惠、补贴等政策 将有助于推动市场增长
不断扩大。国内企业也在不断加大研发和生产力度,逐步提高产品质量
和竞争力。
02
技术水平
目前,连续玄武岩纤维生产技术已经比较成熟,国内企业在生产工艺、
设备、产品性能等方面也取得了一定的进展。但与国际先进水平相比,
玄武岩纤维
玄武岩纤维***(***大学,**学院,**)摘要玄武岩纤维相对于其它纤维,在许多方面具有更优越的特性。
本文介绍了玄武岩纤维的主要性能、纤维制品及应用领域,并对其发展前景给出了建议。
关键词玄武岩纤维;性能;纱线;织物;应用前言近几年来,随着石油、钢材等不可再生资源的加速消耗,使得资源开发变得愈加紧张,按照当今的开采及耗损量,据保守估计,石油及钢材只能维持30~50年。
因此,开发可替代钢材的材料显得尤为重要。
在50年代末,就有人提出以石代钢的想法,自70年代,玄武岩纤维的成功研发,使得这一想法得以实现。
玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料,它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成[1]。
玄武岩石料在高温熔融后,通过漏板快速拉制而成的。
玄武岩连续纤维不仅稳定性好,而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能。
此外,玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少,对环境污染小,产品废弃后可直接转入生态环境中,无任何危害,因而是一种名副其实的绿色、环保材料。
我国已把玄武岩纤维列为我国重点发展的四大纤维之一,在我国基本上实现了工业化生产。
玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤材料以及防护,航空航天领域等多个方面得到了广泛的应用[2-3]。
玄武岩属于火山喷出岩,是地球上存在和分布最广的矿物之一。
用它生产的连续纤维与普通岩棉相比,在纤维质量方面有了质的飞跃,它所表现出来的高弹性模量、高热稳定性以及优异的耐酸碱性,使其得到广泛的应用。
用它制作的管道可用来输送各种浸蚀性液体、气体和散装材料以及构建排污系统等。
从上世纪60年代开始,前苏联对它进行了大量的研究,并于1985年在乌克兰建成第一个工业化生产炉,产品主要应用于军工行业,如今已达到700t/a的规模。
Owens Corning公司从1972~1975年,对其进行了研究,但并未达到工业化生产。
连续玄武岩纤维的简介
玄武岩是一种坚硬的高密度火山岩,主要由斜长石、辉石、橄榄石、铁质氧化物等矿物组成。
矿物单体间隙由玻璃质充填而形成岩石,外观呈黑灰色。
此类矿物通常由火山地热作用形成,分布于全球各地,每个矿床总体成份略有差异,但总体物理化学性能及成份范围大致相同。
由于玄武岩具有硬度高、耐磨、耐水、耐酸碱腐蚀的特性,常用于铺路和建筑。
但玄武岩可以制成几微米直径的连续纤维可纺纱、织布,制成具有独特物理化学性能的产品却鲜为人知。
现就笔者所知作扼要介绍:一、连续玄武岩纤维的开发与发展玄武岩纤维是人类受“天工造物”的启迪:发现正在喷发的火山岩浆被劲风吹散成棉絮状随风飘荡,形成了天然无序的原始玄武岩短纤维(棉)。
玄武岩纤维的研发首先从前苏联开始。
二十世纪六十年代前苏联国防科研部就开始研发玄武岩纤维。
连续玄武岩纤维(美国简称BCF、俄罗斯RU、乌克兰BC)于1985年在乌克兰率先实现了工业化,产品全部用于国防军工和航天航空领域。
连续玄武岩纤维的生产工艺与玻璃纤维相似。
主要区别是省却了复杂的配料工序,无有毒有害的化工原料(纯碱、硼砂、砒霜、氟化物等)加入。
因而,生产中无空气污染。
生产方法是把玄武岩粉碎后直接投入到窑炉中,经1450℃~1500℃熔融后,从铂铑合金的漏孔中流出直接拉制成无限长的连续纤维。
可直接纺纱织布,也可以直接做缠绕纱、短切纱直接使用。
产品呈深棕色,有金属光泽。
由于玄武岩原料来源广泛,价格便宜,无污染。
产品性能优异,用途广泛,继前苏联之后,美国、德国、日本等一些科技发达国家都加强了对连续玄武岩纤维的研究开发。
七十年代,美国在华盛顿州立大学建立了试验室,研究连续玄武岩纤维制造技术。
2003年,美国军方又不惜重金收购了刚建立不久的连续玄武岩纤维工厂。
工厂就设在美国南部阿拉巴马军事基地,产品100%用于军工。
日本于1991年开始从乌克兰购买玄武岩纤维,2001年又投资4000万美元扩建原工厂,产品全部运回国内。
随着科学技术的发展和对连续玄武岩纤维优异性能认识的不断深入,加之原料来源广泛、成本低、无污染,产品综合性能好,性价比好的特点,已引起世界各国的注意。
玄武岩连续纤维性能及其复合材料应用的研究
武岩连续纤维为非晶态物质 , 使用
温度高于玻璃纤维 , 以在 60 可 5c C
呈古铜色 , 同时提高纤维的耐高温 性 。TO 可提高纤维熔体 的表面 i
张力 。
高温下使用, 而玻璃纤维在相同条
件 下 的使 用温 度 不 能 超 过 4 0C。 0 ̄
纤维 纱 5 - 线
玄武 岩连 续纤 维性能 及其 复合 材 料 应 用 的研 究
赵 明 良 唐佃 花 德 州学院 ( 中国)
拉伸 强度 、 性模 量 和断 裂伸 长 弹
摘 要: 介绍 了玄武岩连 续纤维优越 的物理和 化 学性 能及其 广泛 的用途 , 着重介 绍 了
玄武岩连续纤 维在 复合材料 中广阔的应用前景。
纤维增强铁路水泥枕木 可解 决其
耐久性 , 尤其适合青藏高原等气候 多变地区。由于抗碱性较好 , 据估
计 玄武 岩 连 续 纤 维 混 凝 土 可 使 用 7 0~10年 。 用 玄 武 岩 连 续 纤 维 0 增 强水 泥 基 复 合 材 料 还 可 降 低 产 品 成 本 , 加 上 其 具 有 较 高 的 强 再 度 、 性 模 量 、 高 温 和 优 良的 耐 弹 耐
2 玄 武 岩 连 续 纤 维 的 物 理 和 化 学 性 能
2 1 拉伸 性 能 .
由玄武岩 连续纤维制成的过滤 材
料可 以 对 温 度 40~6 0 压 力 0 5' E、 2 5MP 4 a的空 气进 行过 滤 。
2 3 声绝 缘性 .
受牵伸并冷却成 固态纤维 的成形
过程 中 , 表面 张 力作 用收 缩 成 表 面
玄武 岩连续纤维 具有 良好 的 介电性能 , 它的体积电阻率 比玻璃 纤维要高一个 数量级。玄武 岩中 含有的导 电氧化物质量分数 不到
玄武岩纤维特点及实际应用的论述
玄武岩纤维特点及实际应用的论述作者:吴洋坤来源:《中国科技博览》2015年第28期[摘要]玄武岩纤维复合材料是以天然玄武岩为原料,破碎后加入熔窑中,在1400~1500℃熔融后,通过拉伸成纤维,并以此纤维为增强体制成的新型复合材料。
因玄武岩纤维是采用单组分矿物原料熔体制备而成,在耐高温性、化学稳定性、耐腐蚀性、导热性、绝缘性、抗摩擦性等许多技术指标方面优于玻璃纤维,同时因碳纤维的严重短缺,玄武岩纤维在部分技术上可替代昂贵的碳纤维材料,并且不产生与石棉相关的环境问题。
玄武岩纤维原料成本低、能耗少、生产过程清洁,是一种生态环境材料,深受各国学者的关注。
本文论述了玄武岩纤维的结构特点制备及国内的发展形势。
[关键词]玄武岩纤维复合材料进展加固应用技术制备中图分类号:TE933.207 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)28-0306-01高性能纤维的开发与应用是近年来国际复合材料界和工程界的热点之一,随着碳纤维在土木工程领域的研究与应用的不断扩展,工程界的学者先后将玻璃纤维、芳纶纤维及其他高性能纤维引入工程领域,通过大量的试验、开发、应用,扩展了高性能纤维的应用领域,提高了高性能纤维在土木工程领域的应用水平,形成了新的产业链,促进了建设领域的技术创新。
国内的复合材料界学者与工程界技术人员进行了全面的合作,大力开展新型高性能纤维材料及其配套工程材料的开发与应用研究,玄武岩纤维就是继碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维后又一种可以在土木工程或结构加固工程中应用的新型纤维。
玄武岩纤维是以天然玄武岩石为原料,经过一系列工艺过程生产出的丝状产品,其生产过程和工艺与玻璃纤维的生产相似,但由于工艺的限制,目前在熔融玄武岩时使用的池炉比较浅,熔池面积也较小。
由于玄武岩熔化过程中碱金属氧化物析出很少,池炉排放的烟尘中基本无有害物质,因此,整个生产过程中对环境的影响不大。
随着玄武岩纤维的生产与应用技术的不断进步,由于对玄武岩纤维性能及其特征的掌握和了解不同,工程应用领域对玄武岩纤维的应用产生了学术争论。
玄武岩纤维特性及简介
玄武岩纤维特性及简介
玄武岩是一种火成岩,主要由辉石和斜长石组成,其中辉石占比较大。
它是地球上最常见的火成岩之一,广泛分布于地壳的上层,是形成板块构
造和地壳演化的重要组成部分。
1.强度和硬度:玄武岩纤维具有很高的拉伸和压缩强度,比许多其他
纤维材料都要好。
它的硬度也很高,能够抵抗外部冲击和磨损。
2.轻质:尽管具有高强度和硬度,玄武岩纤维的密度相对较低,比许
多其他纤维材料如玻璃纤维和碳纤维要轻。
这使得它成为一种理想的结构
材料,可以减轻重量并提高物体的性能。
3.耐高温:玄武岩纤维具有出色的耐高温性能,能够在高达1000摄
氏度以上的温度下保持其力学性能和稳定性。
这使得它在高温环境下的应
用十分广泛。
4.耐腐蚀性:由于玄武岩纤维是由无机材料制成的,因此它对于化学
品和腐蚀性环境具有很强的抵抗能力。
这使得它非常适合在海洋环境、化
学工厂等腐蚀性环境中使用。
5.绝缘性能:玄武岩纤维具有很好的绝缘性能,可以有效地隔离电流
和热量。
这使得它在电子设备、炉炉、储能设备等领域有着广泛的应用。
6.高频特性:玄武岩纤维的高频特性优良,延伸至毫米波和太赫兹波段。
这使得它在通信、雷达等领域有着重要的应用,能够提高系统的传输
性能。
总之,玄武岩纤维是一种具有优异特性的材料,不仅具有高强度、高
硬度、耐高温和耐腐蚀性,而且还具有轻质、绝缘性能和高频特性等。
这
些特性使得它在各种应用领域都有重要作用。
未来,随着对高性能材料需求的不断增加,玄武岩纤维有望进一步发展和应用。
玄武岩连续纤维的特性与应用
维普资讯
2 0 年第4 07 期
中国非 金属 矿工业导刊
总第 6 期 2
【 开发利用 】
赵 勐 ,李青山 ’ ,谢 磊 ,张 鹏
(. 山 大学 亚稳 材料 制备 技 术 与科 学 国 家重点 实验 室 ,秦 皇 岛 1燕 0 60 ;2 秦 皇 岛 玄武岩 科技 开 发 公 司 ,秦 皇 岛 6 04 . 06 0) 6 00
玻璃纤 维 ,但 前者 采用精选 矿物 的办法 获得 适 当的 熔体 粘度 ;而后者 则用多种 原料复 配 。玄 武岩 熔化
过 程 中没 有硼 和其他 碱金 属氧化 物析 出 ,故纺 丝设
备 受侵蚀 较小 ,基本 不排放 污染 物 。纺丝 中矿石 原 料用 量约为 纤维成 品的 1 1 。 目前玄武 岩连续 纤 .倍 维在 我 国处于 试生 产 阶段 。 2 玄武岩连续纤维 的成分及 结构 玄武岩是 一种古生 代火 山岩 ,属一种 含 S O 较 i 少( 约<5 %) 2 的火成岩 ,由拉丝工艺 制成的玄武岩 纤 维密度大约在 2 6 .5 / m . ~3 0 g c ,其化学成分具有 高
The Cha a t r si sa r c e itc nd Applc i n o ntno iato fCo i usBas l br a tFi e
Z a n i n sa X e e , h n e g
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第26卷第5期2005年10月纺 织 学 报Journal of T extile Research V ol.26,N o.5Oct.,2005
・综合述评・
玄武岩连续纤维的基本特性
崔毅华
(嘉兴学院,浙江嘉兴 314001)
摘 要 对玄武岩连续纤维的化学成分及物理化学性能进行了研究分析,为开发新一代产业用纺织品提供依据。
关键词 玄武岩连续纤维;增强纤维;化学成分;性能
中图分类号:TS 102151 文献标识码:A 文章编号:025329721(2005)0520120202
Primary properties of basalt continuous filament
C UI Y i 2hua
(Jiaxing Univer sity ,Jiaxing ,Zhejiang 314001,China )
Abstract The com position ,physical and chemical properties of basalt continuous filament are investigated ,providing a reference basis for developing a new generation of industrial textiles.
K ey w ords basalt continuous filament ;rein forced fiber ;chemical com position ;property
作者简介:崔毅华(1946-),男,副教授,硕士。
主要研究领域为产业用纺织品的研究与开发。
玄武岩连续纤维是以纯天然玄武岩矿石为原料,将矿石破碎后放进池窑中,经1450~1500℃的高温熔融后,通过喷丝板拉伸成连续纤维
[1]。
由于
玄武岩熔化过程中没有硼和其它碱金属氧化物排出,使玄武岩连续纤维的制造过程对环境无害,无工业垃圾,不向大气排放有害气体,玄武岩连续纤维是21世纪又一种新型的环保型纤维。
玄武岩连续纤维是用于复合材料的一种新型优质增强材料。
用玄武岩连续纤维增强的复合材料其强度、化学稳定性、电绝缘性能均优于玻璃纤维增强材料,可在很大程度上替代玻璃纤维、碳纤维,广泛用于航空航天、石油化工、建筑、汽车等领域。
本文对玄武岩连续纤维的化学成分和基本特性进行研究分析,为开发新一代产业用纺织品提供参考依据。
1 玄武岩连续纤维的化学成分
玄武岩连续纤维是用单一的玄武岩矿石为原料制造出来的。
玄武岩是由岩浆形成的基本矿石。
而玻璃纤维则由叶蜡石、石英砂、石灰石、硼钙石、硼镁石、莹石等原料制成。
玄武岩连续纤维的制造省去了多种原料配料过程,同时玄武岩在池窑熔化过程
中没有硼和其它碱金属氧化物析出,在池炉排放的烟尘中无有害物质。
SiO 2是玄武岩连续纤维最主要的成分,占45%~60%
[2]
,被称为网络形成物,它保
持了纤维的化学稳定性和机械强度;Al 2O 3的含量也较高,占12%~19%[2]
,提高了纤维的化学稳定性、
热稳定性和机械强度,为提高复合材料的力学性能
打下良好的基础;CaO 的含量为6%~12%[2]
,对提高纤维耐水的腐蚀、硬度和机械强度都是有利的;
Fe 2O 3和FeO 的含量在5%~15%[2]
,含铁量高,使纤维呈古铜色;另外,玄武岩纤维中还含有Na 2O ,K 2O ,MgO 和T iO 2等成分,对提高纤维的防水性和耐
腐蚀性有重要作用。
2 玄武岩连续纤维的物化性能
211 外观特性
玄武岩连续纤维外表呈光滑的圆柱状,其截面呈完整的圆形。
这是由于纤维成形过程中,熔融玄武岩被牵伸和冷却成固态的纤维前,在表面张力作用下收缩成表面积最小的圆形所致。
玄武岩连续纤维由于表面光滑,所以纤维之间抱合力非常小,并影响到与树脂的复合效果。
但是光滑的表面,对气体和液体通过的阻力小,因此制作过滤材料比较理想。
由于玄武岩连续纤维光滑的外表而影响了与树脂的复合效果,因此对玄武岩连续纤维的表面修饰十分必要,纤维的表面处理可采用等离子法、机械处理、阴极氧化法、电晕放电法、辐射处理、活化热处理等方法。
经处理后的玄武岩连续纤维表面粗糙度增
加,几何形态发生变化,大大增加了纤维与树脂的接触面,增强了与树脂的抱合力,从而赋予复合材料更为优异的拉伸强度和弹性模量。
212 拉伸强度
玄武岩连续纤维的强度远远超过天然纤维和合成纤维,所以是理想的增强材料。
玄武岩连续纤维的拉伸强度为4100~4500MPa[3],高于其它一些常见高技术纤维的拉伸强度,例如E2玻纤的拉伸强度为3100~3800MPa,K evlar49为2758~3034MPa,碳纤维为2500~3500MPa[4]。
213 弹性模量
由于玄武岩连续纤维的弹性伸长较小,拉伸试验测定时纤维易在夹具中滑移等原因,采用声波法测试其弹性模量,即测定声波在纤维中的传播速度,根据音频讯号发生器输入的准确频率和纤维密度,按E=01098・C2・ρΠg=01098・(λf)2・ρΠg计算而得。
式中,E为弹性模量(G Pa);C为声波速度(cmΠs);λ为声波波长(cm);f为声波频率(1Πs);ρ为纤维密度(gΠcm3);g为重力加速度(cmΠs2)。
玄武岩连续纤维的弹性模量为225G Pa[3],与碳纤维相当,碳纤维的弹性模量为230~240G Pa,而高于其它一些高技术纤维的弹性模量,例如E2玻纤为76~78G Pa, K evlar49为124~131G Pa[2]。
用直径小于1μm的玄武岩纤维制成的毡压缩比在5∶1以上,其弹性极佳。
214 电性能
E2玻纤具有良好的电绝缘性能和介电性能,在常温下其体积电阻率和表面电阻率均大于1015Ω・cm。
而玄武岩连续纤维的体积电阻率和表面电阻率比E2玻纤还要高一个数量级,玄武岩连续纤维具有良好的介电性能,可广泛用于电子工业制作印刷电路板。
215 化学稳定性
化学稳定性是指纤维抵抗水、酸、碱等介质侵蚀的能力。
通常以受介质侵蚀前后的质量损失和强度损失来度量。
表1是玄武岩连续纤维和E2玻纤在不同介质中煮沸3h后质量损失率[2]。
表2是2种纤维在不同介质中浸泡2h后强度保留率[4]。
表1 不同介质中煮沸3h后质量损失率%介质玄武岩纤维E2玻纤
H2O012017
NaOH510610
HCl2123819
由表1可见,在HCl中煮沸3h后,E2玻纤质量损失为3819%,玄武岩连续纤维仅为212%。
从表1、2看出,玄武岩连续纤维比玻璃纤维具有更稳定
表2 不同介质中浸泡2h后的强度保留率%介质玄武岩纤维E2玻纤
H2O9816~99189810~9910
HCl6915~82145210~5410
NaOH8318~86156010~6512
的化学性能。
该特性为玄武岩连续纤维在桥梁、隧道、堤坝等混凝土结构以及沥青混凝土路面、飞机起落跑道等经常受到高湿度、酸、碱类介质作用的建筑结构中的应用开辟了广阔的前景。
玄武岩连续纤维的最高使用温度为650℃,高于其它一些高技术纤维,如碳纤维的最高使用温度为500℃,E2玻纤为350℃,K evlar49为250℃[4]。
由于玄武岩连续纤维的使用温度高达650℃,再加上它的耐酸、耐碱等性能,因而玄武岩连续纤维是用于高温腐蚀性气体和烟层过滤、腐蚀性液体过滤的优质材料。
216 隔音性
玄武岩连续纤维有着优良的隔音、吸声性能。
表3列出了玄武岩连续纤维在不同音频下的吸声系数[2]。
由表3可见,随着频率增加,其吸声系数显著增加。
玄武岩连续纤维的吸湿性极低,吸湿能力只有012%~013%[4],而且吸湿能力不随时间变化,使玄武岩连续纤维制作的隔音材料在航空、船舶等需要低湿性材料的领域有着广阔的前景。
表3 30mm厚玄武岩连续纤维板的吸声系数
音频ΠH z吸声系数
100~3000105~0115
400~9000122~0175
1200~70000185~0193
3 结 论
1)玄武岩连续纤维具有良好的物理化学性能。
与玻璃纤维相比,玄武岩连续纤维具有力学强度高、耐温、耐酸碱、隔音、电绝缘等优异性能,是用于复合材料的一种低成本、高性能的新型优质增强材料。
2)玄武岩连续纤维表面光滑,对气体和液体通过的阻力小,最高使用温度650℃,耐酸、耐碱和耐水的化学稳定性,使玄武岩连续纤维是高温腐蚀性气体和烟层过滤,腐蚀性液体过滤的优质材料。
参考文献:
[1] Jiri M ilitky.R ock into yarn[J].T extile Asia,1995,26(9):100-
101.
[2] 谢尔盖.玄武岩纤维材料的应用前景[J].纤维复合材料,
2003,(3):18-19.
[3] 邢声远.化工产品手册2纺织纤维卷[M].第4版.北京:化工出
版社,2005.467.
[4] 石钱华.国外连续玄武岩纤维的发展及其应用[J].玻璃纤维,
2003,(4):28-29.
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2005年 第5期纺织学报【 】。