玄武岩纤维材料的应用前景
由表5所列的玄武岩纤维热稳定性数据可以看 出,玄武岩纤维可以T作到600%,而玻璃纤维在相 同条件下的使用温度不超过400'E。F}{i玻璃纤维和 无机粘接剂制造的绝热制品可“T作到700。C。此 外,玄武岩矿石还aI以和许多配料组合形成可在 800℃下工作的耐高温材料.由玄武岩纤维制成的 过滤器不仅可以在400—650℃温度区间内对压力为 25kg/mm2的空气进行过滤,而且对选矿、冶金、化 工、建材及能源企业中排放的气体与尘埃颗粒有很 好的净化过滤作用。抗生素生产过程中形成的气体 也可以由玄武岩纤维加以滤除和消毒,在上业生产 条件下长期使用的实践经验表明,玄武岩纤维过滤 器可以承受强消毒气氛的消毒作用。
3.1相对高的抗拉比强度 缶武岩纤维的抗拉比强度是金属的2~2.5倍,
足E型玻璃纤维的1.4~1.5倍。表2列出的是玄 武岩纤维抗拉比强度的数据,表3给出的是由玄武 岩连续纤维制造的RBl0型多股粗纱的拉断载荷数 据。
表2玄武岩纤维抗拉比强度的数据
单元纤维gt弪(t,m)
50
6(】8 0
9 0 11 0
1200 7000
0 05—015 0 22 O.75 0 85—0 93
材料崭度15kg/m3、厚度Ⅲ)呲n,、材料与绝缘板间距100nml
频段(}Iz)
100 200
法向吸音系数015
3(111—900
1200—7000
0 86 0 99 0 74—0 99
3.7比玻璃纤维低6~8倍的吸湿性 正是由于玄武岩纤维的吸湿性极低,所以由幺
表5玄武岩纤维热稳定性数据
温度℃
300
l薹
400
Hale Waihona Puke 5006。07㈣一
五~ 雌M;|M 磊抖蝴Ⅲ
。 。 。
3.4在交变载荷作用下的高稳定性和耐久性 由连续纤维制成的细棒在长时间(超过9年)经
受交变载荷作用后几乎没有疲劳破坏的痕迹,即未 出现裂纹或其它破坏症状。 3.5高电绝缘性能以对电磁波的高透过性
玄武岩纤维具有比玻纤高的电绝缘性和对电磁 波的透过性。由玄武岩纤维制造高压(达250干伏) 电绝缘材料、低压(500伏)装置、天线整流罩以及雷
表8直径在1—3pm的玄武岩超细纤维材料的隔音特性
材料密度15kg/m3、厚度30lmn、材料与绝缘板间距‘】/)nun
4玄武岩纤维制品的分类及应用领域
由以上所述特性不难预见玄武岩纤维在建筑及 各工业领域中的广阔应用前景。F而通过表9来介 绍玄武岩纤维及制品的分类以及具体应用领域。
5结束语
由本文的分析介绍可以看出,决定玄武岩纤维 及制品具有广泛应用前景的最主要原凶是:玄武岩 纤维(特别是连续玄武岩纤维)具有比金属和玻璃纤 维高的比强度特性;玄武岩纤维具有高的化学稳定 性和热稳定性,这类纤维及其制品能在碱性介质中 稳定工作;玄武岩纤维具有高的声热绝缘特陛。
武岩纤维制造的隔声隔热材料在b机、火箭、船舶制
参考文献
1
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不同地域的玄武岩矿石在成分及性能等方面均 存在一定的差别,其中仅有一部分地域中的矿石适 于拉制纤维。目前在选配适于拉制纤维的玄武岩矿 石方面已开展了大量的研究_【作。结果表明,为生 产出满足给定强度、化学与热稳定性以及电绝缘性 能的玄武岩纤维,必须采用化学成分及拉丝特性等 符合给定要求的玄武岩矿石。对于制造连续玄武岩 纤维来说,所采用的玄武岩矿石应当符合表1列出 的化学成分要求。
第3期
竺!!里
原材料
纤维复合材料
“3 17
型坚型竺型堕—————立竺L
玄武岩纤维材料的应用前景
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(深圳罔际技术创新研究院) (哈尔滨工业大学,150【】()1)f杖)r户]
摘要木文介绍了玄武岩纤维制备原料的特性发相关成分要求,列举分析了玄武岩纤维材料的特性数据和优越 性,阐述了玄武岩纤维制品的分类及其在不同工业领域的应用前景。 关键词玄武岩纤维,增强纤维
玄武岩(玄武岩、安lJ|玄武岩、辉绿岩、辉长岩、 闪石及其它岩石)是由岩浆形成的基本矿石,大自然 使其生来具有很高的化学稳定性和热稳定性。密度 在2.6~2.7∥∞f的玄武岩矿石是大自然提供的单 组分原料,它的熔炼精选及均匀化足古代火山岩活 动的结果。所以玄武岩矿石的化学成分相对稳定, 在一个产地范围之内尤其如此。
1引 言
当今世界I.出现了生产开发及使用玄武岩纤维 的强劲势头,这是因为玄武岩纤维同其它纤维相比 具有一系列独有的优良特性,例如:玄武岩纤维生产 原料来源十分广泛且价格低廉。但是玄武岩纤维的 大规模应用还受到其生产工艺相对复杂以及需采用 很多创新技术的制约。就目前情况来说,寻求一訾 能充分发挥玄武岩纤维各方面特性而不与其它纤维 应用发生冲突的应用领域对玄武岩纤维的顺利推广 具有十分莺要的意义。为了增进人们对茁武岩纤维 材料及制品的认识与了解,本文将就玄武岩纤维增 强及声热绝缘材料的研究状况及应用前景进行系统 性的分析介绍。
材料密度(kg/m3)41)
60
80
100
121)
140
160
导热系数
下卡/(米叫、时-度)
温差(50。C)0 052 0 050 0 047 0 044 0 041 0 040 0.041
表7直径在I一39m之间的玄武岩超细纤维制品 的导热性能
材料密度(kg/m3)20
30
60
80
100
120
导热系数
表8列出的直径在1~3tzm的玄武岩超细纤维 材料的隔音特性数据,充分展示了它在航空、船舶、 机械制造行业中用作隔音材料的广阔前景。由玄武 岩纤维还可以制造一系列兼备声热隔绝性能的复合 结构材料,这类材料不燃烧、加热时不会分解出有害 气体、工作温度可以达到600~700℃,在与其它材料 匹配使用时的工作温度可以达到1000。C。这样在 防火墙、防火门、电缆通孔等特殊工业或高层建筑防 火设施中,玄武岩纤维制品大有用武之地。
玄武岩纤维可在低温技术中用作高效绝热材 料。直径l~3inn、密度140kg/m3的玄武岩超细纤 维绝热材料在一196。C下的导热系数约为0 026千 卡/(米叫、时·度),而且在长期处于低温(一196'℃) 液氮介质作用之后,玄武岩纤维绝热材料的强度不 会降低。玄武岩纤维绝热材料在液氧制造装置中已 经有长时间的应用实践。
万方数据
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堡苎兰竺!奎苎堂竺兰塑翌坚生旦堕呈—————————————————————!!一
达无线电装置的前景应会十分广阔。 3.6高的声热绝缘特性
表6、表7分别为玄武岩细纤维(纤维直径在9 ~llgm之间)和玄武岩超细纤维(纤维直径在1~ 3tⅡn之间)材料的导热性能。
表6直径在9—1lⅢn之间的玄武岩细纤维制品 的导热性能
2生产原料及其成分要求
复合材料的生产及应用规模正以惊人的速度稳 步扩大,在全世界范围内复合材料的生产及应用量 每年大约增长10%。纤维不但是复合材料中的基 本增强组分,而且很多纤维材料在声热绝缘及过滤 方面大有用途。目前玻璃纤维应用最广,在一屿特 别重要且昂贵的制品上也经常要采用碳纤维。然 而,无论是玻璃纤维还是碳纤维如今均不能完全满 足现阶段的各种应用需求。例如。玻璃纤维不但在
彳}/(米叫、时·度)
温差(50℃)0 0405 0∞75 013845 0 0340 0 0360 0∞80 0(川
造业等需要低吸湿性的领域率先得到广泛的应用。 3.8与金属、塑料等材料的良好兼容性 3.9高的使用性能
玄武岩纤维在环境及活性介质作用下的稳定 性、耐久性、比强度、外观、维修方便性等性能融于一 身。 3.10可以用冷压、喷涂、拉伸等不需要消耗较多能 量的工艺方法(冷1二艺)来制造相应的玄武岩纤维材 料及制品。 3.11原料开采方便、储量丰富(玄武岩矿石约占地 球表壳的1/3)。与金属、玻璃及其它碳化物原料不 同,大自然提供的玄武岩是已经过火山岩浆精选、重 熔冶炼过的组份单一稳定的矿石原料。 3.12如果采用新工艺大规模生产玄武岩纤维,则其 制作成本甚至会低于玻璃纤维,此时相对玻璃纤维和 碳纤维来说,缶武岩纤维的性能价格比指标最高。
Application Prospect oi Basalt Fiber
Xie Ergail Li Zhongyingz (1 Shengzheng Inteaamtional Tsclmology[nnovalion Research Institute)(2 Harbin Institute ofTedmology) ABSTRACT This paper introduces the req血l∞ler№of characteristics mid composition of raw nmteriai for basalt fibers,presents t}le data.advmatages.cla.ssification a【d application prospect of basalt 6lⅪ’products in different industries KEYl^幻RDS Baz,,alt fiber.reinforcement fiber
但是,玄武岩纤维的广泛应用目前还受到其牛 产T艺本身的复杂性以及尚未完全掌握其大规模工 业化生产r艺技术等方而的限制。乌克兰在玄武岩 纤维及材料生产工艺及设备方面已率先取得r基础 性的研究成果,我国深圳国际创新技术研究院等单 位目前亦在大力开展相关的研究工作。
玄武岩纤维材料的优越特性
相对其它类型的纤维材料,玄武岩纤维的基本 优越性有:
比强度、使用温度、化学稳定性(特别是在碱性介质 中的稳定性)等方面有较大的局限性,而且制造玻璃 纤维时需要使用紧缺的二氧化硼;碳纤维则冈其制 作成本高昂,目前不具备大量应用前景。