玄武岩连续纤维

玄武岩连续纤维

玄武岩连续纤维是从玄武岩中制造出来的最有前景的现代材料。目前,世界各国对用玄武岩矿石生产出来的玄武岩连续纤维产生了极大的兴趣。

之所以如此,基于下列因素:

  • 玄武岩纤维拥有比玻璃纤维更优异的多项特性指标;
  • 玄武岩纤维的生产原料易于采到,而且实际上是无限的;
  • 近些年来的玄武岩纤维生产新技术的成功应用大大降低了玄武岩连续纤维的生产成本,达到与玻璃纤维的生产成本相当;

从特性指标角度来看,玻璃纤维有一定的局限性,例如:比强度;使用温度;化学稳定性,尤其是在碱性介质中的化学稳定性。在生产玻璃纤维时,必须使用化学纯的各种组份,尤其是一些比较短缺的组份,如氧化硼(B2O3)。

Table 1. Comparative Characteristics Between CBF Fiber & Other Fiber
Capability CBF E-glass fiber S-glass fiber Carbon fiber Aramid fiber
Tensile strength, mPa 3000~4840 3100~3800 4020~4650 3500~6000 2900~3400
Elastic modulus, gPa 79.3~93.1 72.5~75.5 83~86 230~600 70~140
Elongation at break, % 3.1 4.7 5.3 1.5~2.0 2.8~3.6
Diameter of filament, mµ 6~21 6~21 6~21 5~15
tex 60~4200 40~4200 400~4200

Temperature of application, 0С -260~+500 -50~+380 -50 +300 -50~+700 -50~+290
Price, USD/kg 2,5 1,1 1,5 30 25

生产玄武岩连续纤维的原料

制造玄武岩连续纤维的原料是属于火山岩的玄武岩矿石。地球上1/3的地壳是由玄武岩构成的。玄武岩矿石是最坚固的天然硅酸盐矿石之一。在中国,有众多蕴藏玄武岩矿石的山岭。对玄武岩化学成分的现有数据分析表明,实际上在中国的所有省份都有适合生产玄武岩连续纤维的玄武岩矿床。有些中国的玄武岩矿石已经在工业装置上被制造出玄武岩连续纤维。

玄武岩连续纤维的主要技术特性和优势

1. 高强度

玄武岩纤维的单位强度高出合金钢强度2.5倍,超过玻璃纤维强度1.5倍。

表2. 不同直径的玄武岩连续纤维的断裂比强度
纤维的单位直径,微米 5.0 6.0 8.0 9.0 11.0
纤维的单位断裂比强度,公斤/平方毫米 215 210 208 214 212
表3. RB 10 牌号的玄武岩连续纤维多股粗纱的断裂负荷
单位纤维的直径,微米 Tex值 断裂负荷(牛顿)
10 600 400
10 1200 700

2. 对水、盐、碱、酸作用的化学稳定性

与金属相比,玄武岩连续纤维不会被腐蚀。与玻璃纤维相比,玄武岩连续纤维是耐碱性材料。

玄武岩连续纤维在腐蚀性介质(如盐溶液、酸溶液,特别是碱溶液)中具有很高的耐蚀性和化学稳定性。

表4. 玄武岩纤维的化学稳定性
玄武岩连续纤维的直径, 微米 Н2О 0.5 н NaOН 2 н NaOН 2 н HCl
17 99.63 98.3 92.8 76.9
12 99.7 98.9 90.7 49.9
9 99.6 94.6 83.3 38.8

3. 耐热性

玄武岩连续纤维的长时间应用温度范围为– 200 -- + 600 °С。

短时间使用温度达700 °C. 次性使用温度达1000 °С。

4. 玄武岩连续纤维与其它材料(金属、塑料、塑胶、胶水)的高强相容性

可以使用各种加工工艺,如成形、缠绕、拉挤、喷涂等“冷加工工艺”,在玄武岩连续纤维的基础上生产各种材料和产品。

玄武岩连续纤维的主要优势

  • 较高的物理化学性能指标
  • 可在玄武岩连续纤维的基础上生产许多工业领域的材料和产品(参见:玄武岩连续纤维材料)。
  • 用于生产玄武岩纤维的原料是无穷的,而且是现成可以获取的。
  • 目前,对玄武岩连续纤维制作的材料没有很大竞争,而市场需求较大。
  • 生产玄武岩连续纤维的最低条件:原料—玄武岩,载能体—天然气和电能;辅助材料—油剂
  • 采用模块化原则组织玄武岩连续纤维的生产,逐步扩大生产规模和产品品种(参见:玄武岩连续纤维生产工艺技术)

 

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