连续玄武岩纤维的简介.docVIP

玄武岩是一种坚硬的高密度火山岩，主要由斜长石、辉石、橄榄石、铁质氧化物等矿物组成。矿物单体间隙由玻璃质充填而形成岩石，外观呈黑灰色。此类矿物通常由火山地热作用形成，分布于全球各地，每个矿床总体成份略有差异，但总体物理化学性能及成份范围大致相同。由于玄武岩具有硬度高、耐磨、耐水、耐酸碱腐蚀的特性，常用于铺路和建筑。但玄武岩可以制成几微米直径的连续纤维可纺纱、织布，制成具有独特物理化学性能的产品却鲜为人知。现就笔者所知作扼要介绍： 一、连续玄武岩纤维的开发与发展 玄武岩纤维是人类受“天工造物”的启迪：发现正在喷发的火山岩浆被劲风吹散成棉絮状随风飘荡，形成了天然无序的原始玄武岩短纤维（棉）。 玄武岩纤维的研发首先从前苏联开始。二十世纪六十年代前苏联国防科研部就开始研发玄武岩纤维。连续玄武岩纤维（美国简称BCF、俄罗斯RU、乌克兰BC）于1985年在乌克兰率先实现了工业化，产品全部用于国防军工和航天航空领域。连续玄武岩纤维的生产工艺与玻璃纤维相似。主要区别是省却了复杂的配料工序，无有毒有害的化工原料（纯碱、硼砂、砒霜、氟化物等）加入。因而，生产中无空气污染。生产方法是把玄武岩粉碎后直接投入到窑炉中，经1450℃～1500℃熔融后，从铂铑合金的漏孔中流出直接拉制成无限长的连续纤维。可直接纺纱织布，也可以直接做缠绕纱、短切纱直接使用。产品呈深棕色，有金属光泽。 由于玄武岩原料来源广泛，价格便宜，无污染。产品性能优异，用途广泛，继前苏联之后，美国、德国、日本等一些科技发达国家都加强了对连续玄武岩纤维的研究开发。七十年代，美国在华盛顿州立大学建立了试验室，研究连续玄武岩纤维制造技术。2003年，美国军方又不惜重金收购了刚建立不久的连续玄武岩纤维工厂。工厂就设在美国南部阿拉巴马军事基地，产品100％用于军工。日本于1991年开始从乌克兰购买玄武岩纤维，2001年又投资4000万美元扩建原工厂，产品全部运回国内。 随着科学技术的发展和对连续玄武岩纤维优异性能认识的不断深入，加之原料来源广泛、成本低、无污染，产品综合性能好，性价比好的特点，已引起世界各国的注意。发达国家捷足先登，据说德国已买下格鲁吉亚的一家工厂，欧洲银行还准备再投资建立5条千吨级的生产线和配套电站；加拿大也从独联体引进技术建立了一条生产线；美国Owens Corning公司投资近亿美元欲建设一条年产7000吨生产线……这一切都预示着连续玄武岩纤维即将飞速发展。 二、连续玄武岩纤维的优异性能 高技术纤维是国防军工和支撑高科技产业发展的重要基础材料。连续玄武岩纤维是继碳纤维、芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维之后的第四大高技术纤维。在许多条件下可替代碳纤维和芳纶纤维，在某些场合甚至比上述二种纤维性能更好，但价格却仅有上述纤维的百分之二、三十。它不仅在国防军工和高技术领域有非常重要应用，同时也是复合材料、石油化工、环保、电绝缘、核工业、建筑业等领域有着重要应用的一种新兴的高技术纤维材料。 1、突出的耐高低温性能 连续玄武岩纤维使用温度为-260℃～700℃，经处理后可达1000℃。而E玻璃纤维耐温仅为-60℃～450℃；碳纤维只能在500℃以下使用；芳纶纤维在250℃以下使用，超高分子量聚乙烯只能在70℃以下使用。 2、突出的拉伸强度 连续玄武岩纤维拉伸强度3800～4800MPa，比大丝束碳纤维、芳纶纤维、PBI纤维、钢纤维、硼纤维、氧化铝纤维都高，与高强S－2玻璃纤维相当。 3、突出的化学稳定性 在碱溶液中比E玻璃纤维高2～3倍与耐碱专用的AR玻璃纤维相当；在酸溶液中比E玻璃纤维高15～20倍；其耐酸性甚至超过制造专用耐酸玻璃钢的ECR玻璃纤维；在70℃水中，玻璃纤维不到200小时就失去强度，连续玄武岩纤维1200小时仍能保持强度。 4、天然的硅酸盐相溶性 玄武岩纤维是由天然火山岩直接拉制而成，自身密度，成份、容重均与水泥相当，且具有天然的耐碱性，与水泥、混凝土混合时分散性好，结合力强，热胀冷缩系数一致，耐侯性好。 5、显著的热震稳定性 玄武岩纤维在500℃温度下热震稳定性保持不变，在900℃时原始重量仅损失3％。 6、良好的电绝缘性和介电性能 玄武岩纤维有良好的电绝缘性和介电性能，它的体积电阻率比电绝缘用玻璃纤维高一个数量级，介电损失角正切相当。 7、优良的透波性和一定的吸波性 试验表明其具有良好的隐身性能，可制造隐身材料。 8、不接受射频，可用于防辐射场合 如用做核电站建设和核燃料的储存、运输和处理有核辐射的核废料，以及防护用品，还可用在核武器的不同应用领域。 9、优良的耐久性和耐候性 由于玄武岩纤维是天然玄武岩石头直接制成，因而其耐久性、耐候性、耐碱性、耐酸性、耐紫外线照射、耐水性、抗氧化等性能均可与天然玄武岩石头相媲美。