我国连续玄武岩纤维

我国纯天然连续玄武岩纤维异军突起

“火山岩变丝”、“点石成金”。也许没有比用这两个词更能简要揭示“连续玄武岩纤维”的生产工艺特征和对其应用价值的评价了。

综观现阶段全球所有有机、无机及金属类高技术纤维，惟有连续玄武岩纤维是纯天然、非人工合成的。由于它具有原材料的天然性、性能的综合性、成本的廉价性和工艺的简洁性、技术的高难性，以及应用的广泛性等特征，因此，结合我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要》以及我国《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》的原则要求，连续玄武岩纤维的深入研发和产业化发展，理应受到我国材料界和国家各有关部门的关注。

笔者结合这几年来对连续玄武岩纤维的研发和产业化工作的实际体会，就我国如何大力发展连续玄武岩纤维，谈一点看法。

CBF一种新的高技术纤维“连续玄武岩纤维”（Continuous Basalt Fibre 简称CBF）是以纯天然火山岩为原料，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。纯天然的CBF 颜色似金色。以CBF为增强体可制成多种复合材料。CBF与碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE ）等高技术纤维相比，除了具有高技术纤维高强度、高模量的特点外，CBF还具有耐温性佳、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、过滤性好、抗压缩强度和剪切强度高、适应于各种环境下使用等优异性能，且性价比好，是一种纯天然的无机非金属材料，也是一种可以满足国民经济基础产业发展需求的新的基础材料和高技术纤维。CBF及其复合材料可以较好地满足国防建设、交通运输、建筑、石油化工、环保、电子、航空、航天等领域结构材料的需求，对国防建设、重大工程和产业结构升级具有重要的推动作用。它既是21世纪符合生态环境要求的绿色新材料，又是一个在世界高技术纤维行业中可持续发展的有竞争力的新材料产业。尤其是我国已经拥有自主知识产权的CBF制造技术及工艺，并且以“后来者居上”的后发优势达到了国际领先水平，因此，大力发展CBF 及其复合材料产业无疑具有重要的意义。

1.1 CBF 的发展历史及市场现状由于生产CBF的技术含量很高，目前全世界能生产CBF的仅仅有俄罗斯、乌克兰、美国、中国等少数几个国家。2005年全世界CBF的生产总量不超过3500吨，有一定规模的生产企业不超过6家，实质上现阶段还没有真正形成一个高科技的“产业”。

近年来，我国发展CBF异军突起，成为拥有世界上最领先的CBF生产技术的几个国家之一。2002年我国将“连续玄武岩纤维及其复合材料”列入国家863计划，承担该课题的横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司（GBF ）经过近两年的开发，采用特殊的生产技术和“一步法”工艺，取得了以纯天然玄武岩（即不添加任何辅料）为原料生产连续纤维的研发成果，实现了工业化生产。“十五”期间，拥有自主知识产权的863计划成果为CBF 项目的产业化奠定了坚实的基础。

迄今为止，全世界共有大大小小的CBF 制造工厂10家左右，其中：乌克兰有4家，分别为乌克兰的基辅乌日（TOYOTA）合资企业、乌克兰别列切

绝缘材料厂、Tech-nobasalt 公司，还有一家是俄罗斯SUDA-GLASS 和乌克兰K hmelnitsky reg 的合资企业；俄罗斯有4家，分别是俄罗斯SUDA-GLASS 公司、IVOTGLASS 股份有限公司和另一国家级研究院内部设立的工厂；美国有1家，新泽西州的玄武岩纤维公司（产品几乎100%供给美国军方，后被美国军方最大的一个用户收购）。此外，格鲁吉亚有1家；德国有DBW 公司1家（直接生产短切玄武岩纤维）；我国有横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司等3家生产企业。

CBF经过10多年萧停缓慢的初创期，近几年由于世界经济的快速发展，全世界又迎来了新的投资CBF的热潮，有力地带动了该复合材料的强劲增长。例如，乌克兰基辅的乌日（TOYOTA）合资企业2005年大约年产CBF800吨，产品全部返销日本。该企业正在计划扩建年产5000吨的连续玄武岩纤维新工厂。此外，在距离乌克兰基辅350公里的地方正在筹划建设1万吨的连续玄武岩纤维新工厂。美国俄亥俄州的S udaglass 玄武岩纤维工厂也将于今年投产。玄武岩纤维工业联盟（Basalt Fibre Association ）BAF已在美国德州Woodlands 成立，该联盟称将全力推广Basalt Fibre （玄武岩纤维）材料的应用。

目前，全世界生产CBF 的技术尚处于初级发展阶段。受纯天然玄武岩矿石溶体易析晶、导热性差等特殊生产工艺难度的影响，现阶段，全世界CBF 的稳定生产技术一般均停留在200孔拉丝漏板的初级水平上，CBF 的生产技术亟待不断深入地研发与发展。

1.2 CBF具有区别于碳纤维、芳纶等高技术纤维的显著特征我国国家发展和改革委员即将把连续玄武岩纤维（C BF ）与碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE ）一起列为我国鼓励发展的4大高技术纤维。CBF 与其他高技术纤维相比，有着显著的差异特征：

——原材料的天然性。由于生产CBF的原料取自于天然的火山岩，除了它与生俱来就具有很高的化学稳定性和热稳定性外，还不含对人类健康有害的成分。其生产过程中也没有任何有害气体产生，没有废渣产生，一般1.05吨玄武岩矿石可以生产1吨CBF。目前，我国的玄武岩矿石主要用于建造高速公路用地铺路石。显然，CBF的生产是以单组分的纯天然的矿石为原料，这在所有的高技术纤维中是非常独特的鲜明特征。

——性能的综合性。若从单一的纤维力学性能和化学性能比较，似乎都能找到比CBF更强的高技术纤维，然而，将很多性能综合起来比较，CBF是最佳的“多能”纤维。CBF不仅具有综合素质好的优良品质，譬如既耐酸又耐碱，既耐低温又耐高温，既绝热、电绝缘又隔音，拉伸强度超过大丝束碳纤维，断裂延伸率比小丝束碳纤维还要好；CBF具有表面极性，与树脂复合时界面结合的浸润性极佳，而且CBF具有三维的分子维数与分子维数一维的线性聚合物纤维相比具有较高的抗压缩强度、剪切强度和在耐恶劣环境中使用的适应性、抗老化性等优异的综合性能。有国外专家一言以蔽之：CBF最棒的就是综合性能好、性价比好。韩国材料界专家甚至说：CBF产品寿命期为100年至1000年。

——成本的低廉性。生产CBF的工厂成本并不高，纯天然玄武岩矿石的原料每吨仅仅是80元～100元人民币，较高的生产成本是制造拉丝漏板用的铂铑合金，这需要占用较大的资金。目前，采用我国CBF 项目863计划成果技术生产每吨纤维的成本已经接近于E -玻璃纤维。CBF优良的性价比是其