玄武岩纤维

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纤维
无机 纤维
玻璃纤维 玄武岩纤维 碳纤维
有机 纤维
超高模量聚乙烯纤维
（强度最高纤维，比芳纶高 35%，使用温度为 100 0 C ）
芳纶纤维(Kevlar）
（拉伸强度：3~5.5GPa, 模量：80~160 GPa, 能长期在 180 0 C使用）
聚酰亚胺纤维
（高强聚酰亚胺拉伸强度可达58 GPa, 模量达到 285 Gpa， 300 0 C经100h 后强度保持率为50%~70%)
A. 保护纤维，提高纤维集束性 提高纤维强度
B. 影响纤维与树脂的界面性能/ 相容性/浸润性
8. 水/溶剂及其它助剂
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成膜剂
成膜剂 : 浸润剂配方中最重要组分，“芯片制造术” 浸润剂中各组分选择及配方，“芯片组合技术”
成膜剂类型： • 环氧树脂 • 聚醋酸乙烯脂（PVAc） • 聚酯 • 聚氨酯 • 聚丙烯酸酯
• 热塑性 （聚乙烯、聚丙烯、尼龙、PBT、PET、 ABS等）
浸润剂
浸润剂组成
1. 偶联剂
2. 润滑剂
3. 成膜剂
KH550，560，570等） A. 无机纤维与成膜剂的桥梁 B. 修复纤维表面微裂纹，提高纤 维强度和耐水性
C. 提高成膜剂的润湿性及稳定性
4. 抗静电剂
5. PH调节剂 6. 杀菌剂 7. 乳化剂
途和性能。它是涂附于纤维表面，使有机材料与无机材料有效结合在一起的 高分子材料。
利用它的化学作用可改变纤维性能，可提高复合材料的电学、力学及耐老 化性能。
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玻璃纤维和玄武岩纤维组成
名称
SiO2
Al2O3 CaO MgO Fe2O3 FeO Na2O K2O TiO2 B2O3 F2
玄武岩纤维 E玻璃纤维 （比例%） （比例%）
对纤维性质的影响
51～54
52～56
由SiO2组成的骨架结构有利于纤维 的的弹性和化学稳定性的提高， 其含量增加时能提高熔体的粘度
15～17
8～9 6～7 3.5～4.5 5.5～6.5 3～4 0.5～1.2
0.5～1.2
— —
12～16
16～25 0～5 0.2～0.4
化学结合等性能 • 赋予纤维后续加工和应用所需特性。 包括
短切性、成带性、分散性，树脂对纤维的 浸润渗透性
浸润剂
浸润剂种类 溶剂类型分类： • 溶剂型 （异丙醇，丙酮） • 本体型 （聚酯-三聚氰胺，苯乙烯不饱和聚酯） • 水相型（水溶性和水相乳液）
树脂基体分类：
• 热固性塑料（不饱和聚酯、环氧树脂、乙烯基树脂、 聚氨酯、酚醛树脂等）
— 0～1 Trace
0.2～0.5
5～10 0.2～0.4
提高纤维的化学稳定性，其含量 增加时也会提高熔体的粘度 有利于原料的熔化和制取细纤维 ，提高纤维的防水及耐腐蚀性能 有利于原料的熔化和制取细纤维
提高纤维的耐高温性，使纤维具 有一定的吸波特性
提高纤维的防水及耐腐蚀性能
提高纤维熔体的表面张力、粘度 及化学稳定性，有利于形成长纤 维
• 生产能耗及排放——玄武岩纤维 VS 碳纤维
材料
总能耗 /MJ.kg-1
CO2排放量 /Kg.kg-1
NOX排放量 /Kg.kg-1
SOX排放量 /Kg.kg-1
玄武岩纤维
1/50
1/16
0
0
碳纤维
478.5
29.713
2.01
0.068
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玄武岩纤维特点： 1. 突出的耐温性能 2. 突出的抗拉强度 3. 耐酸耐碱 4. 耐辐射和紫外 5. 良好的介电性能 6. 显著抗热振稳定
1.纤维长径比 2.纤维取向与分布 3. 纤维含量.
复合材料特性
力学特性
强度，弹性模量 破坏韧性 压缩，剪切 冲击性 震动衰减 疲劳、蠕变
功能特性
物理特性 化学特性
热膨胀率 冷收缩率 热疲劳性 热导率 导电率 吸音、吸波
耐氧化性 耐酸碱性 耐水性 耐气候性
影响因素
基体树脂 纤维 界面浸润性 成型工艺 结构设计 填料特性 填料分布 组织和空隙
报告简介
1. 复合材料 2. 玄武岩纤维与玻璃纤维 3. 浸润剂 4. 树脂
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复合材料
复合材料
基体树脂 纤维 填料/添加剂
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浸润剂/添加剂对复合材料影响
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复合材料性能影响因素
成型 工艺
结构 功能
基体 树脂
。
复合材 料性能
纤 维
界 面
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玄武岩纤维特性
• 性能——玄武岩纤维 VS 其他纤维
性能
密度 /(g/cm3)
使用温度 /℃
热传导系数 /(w/m·k)
比体积电阻 （Ω·m）
吸音系数%
弹性模量 /Gpa
抗拉强度 /Mpa
玄武岩纤维 2.6～2.8 －260～880 0.031～0.038 1×1012 0.9～0.99 79.3～93.1 3000～4840
性
7. 优良的透波性能 和一定的吸波性 能
8. 价格是 T300的
1/6 9. 无环境污染
浸润剂
浸润： 当液相与固相接触时，液相可以沿着固相表面 不断扩展而相互融合
浸润剂重要性： 等同于IT 行业的 “芯片制造技术”
浸润剂
浸润剂的作用
• 润滑-保护作用（包括抗静电、增强、防霉） • 粘结、集束作用 • 增强纤维与树脂基体的界面相容性及界面
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成膜剂
国内最常用成膜剂：水相环氧树脂乳液
1.阳离子环氧树脂乳液 2.阴离子环氧树脂乳液 3.非离子环氧树脂乳液（外乳化，自乳化）
国内常用环氧成膜剂
1. 合成乳化剂
O H2 CO
H2 OC
O
BF3EtOEt
E玻璃纤维 2.5～6
碳纤维（T300） 1.7～2.2
芳纶纤维 1.49
－60～350
最高200
最高250
0.034～0.040
5～185
0.04～0.13
1×1011 0.8～0.93 72.5～75.5
2×10-5 —
230～600
3×1013 —
70～140
3100～3800
3500～6000 2900～3400
聚醚醚酮纤维
（拉伸强度：400~700MPa, 模量：3~6 GPa, 熔点： 334~343 0 C， 长期使用温度： 250 0 C)
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玻璃纤维/玄武岩纤维生产工艺
浸润剂（SIZING，Binder, Coupling agent） 浸润剂多指在纤维生产过程中涂附于纤维表面的材料，它决定了纤维的用