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。

表1 玄武岩纤维主要组分含量组分SiO2Al2O3CaO FeO MgO Na2O Fe2O3K2O TiO2P2O5含量51.4 14.83 10.26 8.47 5.92 2.42 1.73 1.20 0.84 0.32 玄武岩纤维各组分的作用如下表所示。

表2 玄武岩纤维革组分作用组分SiO2、Al2O3FeOFe2O3TiO2CaOMgO作用提高纤维的化学稳定性和熔体的黏度提高成纤的使用温度提高纤维的化学稳定性、熔体的表面张力和黏度属于添加剂范畴，有利于原料的熔化和制取细纤维玄武岩纤维的性能（1）热稳定性。

玄武岩纤维板的热导率低，在25℃下的热导率仅为0.04W/（m•K），可以在650℃高温下使用，而玻璃纤维在同一条件的使用温度不超过400℃。

（2）声绝缘性。

随着频率的增加，其吸音系数显著增加。

玄武岩纤维隔音和吸音效果好，采用玄武岩纤维制作的隔音材料在航空、船舶等领域有着广阔的前景。

（3）介电性能、电绝缘性能和电磁波的透过性。

玄武岩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。

玄武岩中含有质量分数不到20%的导电氧化物，可用于制造新型耐热介电材料。

玄武岩纤维具有比玻璃纤维高的电绝缘性和对电磁波的高透过性。

（4）力学性能。

玄武岩纤维具有优良的力学性能，拉伸强度、弹性模量及断裂伸长率都比较大，在一些应用领域内，完全可以代替玻璃纤维、碳纤维等充当复合材料的增强体，且性价比较优越。

性能密度（g/cm3）拉伸强度/MPa弹性模量/GPa断裂伸长率/%最高使用温度/℃玄武岩纤维凯拉夫49 碳纤维2.65~3.051.441.783000~35002578~30342500~350079.3~93.1124~131230~2403.22.31.2650250500（5）化学稳定性。

玄武岩纤维具有良好的耐酸、耐碱，耐水性也相当强，属于一级耐水材料。

不同介质中纤维损失重量比率如下表所示。

介质2mol/L NaOH 2mol/L HCL H2O玄武岩纤维E-玻璃纤维2.2%6.0%5.0%38.9%0.2%0.7%（6）绿色环保性。

由于玄武岩熔化过程中没有硼和其他碱金属氧化物等有害气体排出，使玄武岩纤维的制造过程对环境无害，克服了传统材料在生产、使用和废弃过程中需消耗大量的能量和造成环境污染等缺点，而且玄武岩纤维能自动降解为土壤的母质，可连续和循环利用。

玄武岩纤维的特点玄武岩纤维及其复合材料是以天然玄武岩矿石为原料，将矿石破碎后加入熔窑中，在1450-1500℃熔融后，通过喷丝板拉伸成连续纤维，并以玄武岩纤维为增强体制成的新型复合材料。

玄武岩纤维的特点：1、耐高温（使用温度范围为-269—900℃）、隔音、隔热、抗振动、耐酸碱，使用寿命长；2、对生态无害，阻燃性和防爆性好；3、具有较强的化学惰性，无论在空气中还是在化学介质中都十分稳定；4、玄武岩纤维与玻璃纤维和碳纤维相比投资成本更低廉，且产品附加值高，原材料利用率高（可达90%以上）。

5、玄武岩材料可广泛用于国民经济各个领域。

目前只有俄罗斯、乌克兰等少数几个国家掌握了玄武岩连续纤维的生产技术，其每年生产的数量尚不能满足1％的市场需求。

而我国玄武岩矿床储量丰富，具有生产成本较低等竞争优势。

因此，玄武岩连续纤维开发应用的市场发展前景诱人。

深圳俄金碳材料科技有限公司由深圳市黄金屋真空科技有限公司和俄罗斯的一家军事工业材料研究院合资组建。

“玄武岩连续纤维及其复合材料”属于中国和俄罗斯政府间科技合作项目，聚集了一批来自莫斯科、上海和深圳的专家。

“俄金”公司将以玄武岩熔融、拉丝自动化控制技术为创新点，以低成本、大规模生产为产业化特征，力争用3-5年的时间，在生产总量和技术先进程度等方面达到国际领先水平。

连续玄武岩纤维（以个简称生武岩纤维）与玻璃纤维和其他无机非金属纤维一样，是做复合材料的一种新型优质增强材料。

玄武岩纤维是用单一的玄武岩矿石为原料制造出来的。

表1是玄武岩纤维与几种玻璃纤维成分的比较。

玄武岩纤维的熔化和拉丝过程与玻璃纤维相比，省立了多种原料配料过程，熔化池窑与玻纤池窑类似，但由于玄武岩含FeO和Fe2O3达10％以上，黑度系数接近0.9，透热性差，又属于块状堆积熔化工艺，所以池炉比较浅，熔池面积比破纤的小。

同时玄武岩熔化过程中没有硼和其他碱金属氧化物析出，池墙受侵蚀较小，在池炉排放的烟尘中基本无有害物质，所以整个生产过程中环保状况更好。

玄武岩纤维于1953-1954年在莫斯科玻璃和牵料研究院开发出来。

第一台工业化生产炉于1985年在乌克兰纤维实验室（TZI）建成投产，采用200孔漏板、组合炉拉丝工艺。

发展情况是：第一代是池窑拉丝工艺。

在2002年以前，前苏联每年大约有500吨连续玄武岩纤维产品，主要用于军拉丝炉及机器设备。

他们年产260吨的生产工艺和技术在乌克兰已有近20年的生产历史，但从末介绍给中国参观者。

玄武岩纤维池炉生产技术有非常关键的不同之处和特殊的熔制工艺。

由于玄武岩中含有高达10%以上的FeO和Fe2O3，所以玄武岩矿源选择十分严格，在熔制过程中黑色和熔体和窑炉的氧化还原气氛都必须严格控制。

前炉通路短，熔液快速流过，采用铂金管分流器，加热式管状流液洞，同时采用了中心取液法，配合较小的漏板，很短的漏咀和热风式丝根冷却器等一系列专有技术和技术决窃，使拉丝作业稳定。

矿石原料与纤维的成品率之比高达1.1:1。

除此之外，拉丝机、单丝涂油器、浸润剂技术、污水处理与回收利用，原丝的干燥、加工技术与设备基本上与玻璃纤维相同。

现今前苏联诸国家的玄武岩纤维池窑已发展到年产700吨规模，使用400孔。

美国玄武岩纤维池窑现已发展到1000-1500吨规模，使用800孔漏板拉丝技术。

玄武岩纤维的制备原料选择：为了顺利实现熔融和拉丝，玄武岩中基本酸性氧化物与碱性氧化物比值的酸性模量要在3~6.5之间，即6.5>（SiO2+Al2O3）/（CaO+MgO）>3（酸性模量在一定程度上反映了玄武岩纤维的化学稳定性及使用寿命的高低）。

拉制玄武岩连续纤维所需玄武岩矿石的各组分含量化学成分SiO2Al2O3FeOFe2O3CaO MgO TiO2Na2OK2O其他混合物最低最高456012195156123.070.92.02.56.02.03.5生产工艺步骤原料制备粉碎池窑内高温熔融铂合金漏板成型拉丝浸润剂退解工艺→加工成纤→纤维深加工玄武岩纤维制品1,玄武岩纤维无捻粗纱，是用多股平行原丝或单股平行原丝在不加捻的状态下并合而成的玄武岩纤维制品，2,玄武岩纤维纺织纱是由多根玄武岩纤维原丝经过加捻和并股而成的纱线，单丝直径一般≤9um。

纺织纱大体上可分为织造用纱和其他工业用纱；织造纱是以管纱、奶瓶形筒子纱为主。

3,玄武岩纤维短切纱是用连续玄武岩纤维原丝短切而成的产品。

纤维上涂有（硅烷）浸润剂。

所以玄武岩纤维短切纱是增强热塑性树脂的首选材料，同时还是增强混凝土的最佳材料。

玄武岩是一种高性能的火山岩组份，这种特殊的硅酸盐，使玄武岩纤维具有优良的耐化学性，特别具有耐碱性的优点。

因此，玄武岩纤维是替代聚丙烯（PP）、聚丙烯腈（PAN）用于增强水泥混凝土的优良材料；也是替代聚酯纤维、木质素纤维等用于沥青混凝土极具竞争力的产品，可以提高沥青混凝土的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性等。

4,将玄武岩纤维纱经过高性能的膨体纱机，制成玄武岩纤维膨体纱。

成型原理是：高速空气流进入成形膨化通道中形成紊流，利用这种紊流作用将玄武岩纤维分散开，使其形成毛圈状纤维，从而赋予玄武岩纤维膨松性，制造成膨体纱。

5,玄武岩纤维布6,玄武岩纤维毡7,玄武岩纤维复合材料玄武岩纤维与碳纤维、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，玄武岩纤维还具有耐高温性佳、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。

玄武岩纤维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玄武岩纤维制造技术及工艺，并且以“后来居上”的后发展优势达到了国际领先水平，因此，大力发展玄武岩纤维及其复合材料产业无疑具有重要的意义。

3玄武岩纤维应用纤维表面改性技术主要有表面氧化改性技术、化学镀/电镀表面改性技术、等离子体改性技术和涂层改性技术等，其中涂层改性技术应用最为广泛，主要目的为提高其力学能和对环境抗老化性能，以及与其他材料复合性能。