玄武岩纤维

玄 武 岩 纤 维 与 其 他 玻 璃 纤 维 成 分 的 比 较
• SiO2是玄武岩连续纤维最主要的成分,占45%~60%,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;Al2O3的含量也较高,占12%~19%,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；
性能2：弹性模量
玄武岩纤维的弹性模量与昂贵的S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2m;而用玄武岩纤维做玻璃钢 管,则可耐60个大气压,管径可达3m。
环保性能
❖ CBF具有非人工合成的纯天然性，加之生产过程无害，且 产品寿命长，是一种低成本﹑高性能﹑洁净程度理想的新 型绿色主动环保材料。
❖玄武岩熔化过程中没有硼和其他碱金属氧化物排出，使CBF 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，无工业垃圾及有毒物质污染环境。
❖玄武岩纤维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、汽车、建筑等多领域，因而，CBF被 誉为21世纪“火山岩变丝”、“点石成金”的新型环保纤 维。
• 图a所示为玄武岩纤维在体 视显微镜下观测的外观形态 图；
• 图b中间位置的黑色原点为 玄武岩纤维经过切片获得的 纤维截面图；
• 宏观结构上,玄武岩纤维的 外观很像一根极细的管子, 呈光滑的圆柱状,其截面呈 完整的圆形
（a） （b）
玄武岩纤维的性能
新型环保材料 物理性能
拉伸强度大 突出的耐温性能 弹性模量 电性能 隔音性 较好的分散性
• CaO的含量为6%~12%,对提高纤维耐水的腐蚀、硬度和机械 强度都是有利的;
• Fe2O3和FeO的含量在5%~15%,含铁量高,使纤维呈古铜色;
• 玄武岩纤维中还含有Na2O,K2O,MgO和TiO2等成分,对提高 纤维的防水性和耐腐蚀性有重要作用。
玄武岩纤维的结构
• 纯天然的CBF外观呈光滑的 圆柱体，其截面呈完整的圆 形；
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5.隔音性
❖由表3可见,随着频率增加,其吸声系数增加。 ❖玄武岩连续纤维的吸湿性极低,吸湿能有0·2%~0·3%， 而且吸湿能力不随时间变化玄武岩连续纤维制作的隔音 材料在航空、船舶要低湿性材料的领域有着广阔的前景。
性能6：较好的分散性
❖纤维在混凝土中的分散性极为重要,如果纤维的分散性 不能满足要求,纤维的掺入不但对混凝土或砂浆没有增强增韧 作用相反,会降低混凝土的力学性能和耐久性。
玄武岩纤维（CBF）的介绍与应用
陈银 06120114 数学科学院
前言
• 我国现很多房屋、桥梁、隧道等建筑物，由于材料老化、 荷载增加、结构部分损坏、使用功能改变、设计与施工缺 陷以及地震、战争等原因，均会导致原有结构的承载力满 足不了要求，为此，需进行加固和修复。目前面临着大规 模的补强加固、改建和扩建工程,其中建筑材料的选择尤 为重要。
• 新型复合建筑材料发展很快,主要有钢纤维混凝土、玻璃 纤维混凝土、碳纤维混凝土等。
• 玄武岩纤维是近几年在中国发展起来的新型材料,由于其 较其他纤维材料性能优异、性价比好,尤其具有良好的抗 拉强度和韧性,在防护工程补强加固、抗爆方面具有广阔 的应用前景。
玄武岩纤维（CBF）的形成
• 玄武岩纤维是以天然的火山喷出岩作为原料，将其破碎 后加入熔窑中，在1450—1500°C熔融后，通过铂铑合金 拉丝漏板制成的连续纤维。
性能3：耐温性能
CBF的使用温度范围为：-260 ～650℃， E纤维的使用温度范围为：-60 ～350℃， CBF 在400℃下工作时，其断后强度能够保持85%；在 600℃下工作时，其断后强度仍能够保持80%的原始强度； CBF 预先在780～820 ℃下进行处理，还能在860℃下 工作而不会出现收缩，而即使耐温性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。碳纤维的抗氧 化性较差，在300 ℃有CO2 和CO产生；间位芳纶最高使用 温度也只有250℃。
性能4：电性能
E-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1011Ω·m，而玄武岩 连续纤维的体积电阻率和表面电阻率比E-玻纤还要高一个 数量级, 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%,可用其制造高压(达250KV)电绝 缘材料、低压(500V)装置、天线整流罩以及雷达无线电装 置等,前景十分广阔,专门浸润剂处理的玄武岩纤维还可用 于制造新型耐热介电材料。
各种纤维材料的物理性能对比
性能1：拉伸强度
一般情况下,玄武岩纤维的拉伸强度是普通钢材的10~15 倍,是E型玻璃纤维的1·4~1·5倍,是理想的增强材料。玄武岩 连续纤维的拉伸强度为3000~4 840 MPa。例如E-玻纤的拉 伸强度为3 100~3 800 MPa,Kevlar 49为2 758~3 034 MPa, 碳纤维为2 500~3 500 MPa。
❖玄武岩纤维是以同属硅酸盐的火山喷出岩为原料制成的, 与混凝土有着基本相同的成分,也较接近,所以CBF的相容性和 分散性优于其他增强纤维,同时与混凝土有很好的粘结性能。
玄武岩的化学性能
• 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。
• 玄武岩纤维（CBF）的组成
玄武岩纤维的成分几乎囊括了地壳中的所有元素包括 Si,Mg,Fe,Ca,Al,Na,K等主要元素成分,约占99%以上。在 PHLIPS XL30 EDS电子探针能谱仪上进行玄武岩纤维元素 含量的测定,发现其主要成分如下下(原子分数 /%):Si=26.36,Ca=18.93,Al=7.89,Mg=6.90,O=31.81,K=1 .18,Na=1.63,Ti=1·26,Fe=4.04。