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1、玄武巖纖維(1)玄武巖連續(xù)纖維作為一種新型綠色環(huán)保材料出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代初.(2)從70年代起,美國和德國的科學(xué)家先后對玄武巖纖維的制備進(jìn)行了大量的研究。玄武巖的發(fā)展玄武巖纖維,是以純天然火山巖為原料在1450℃~1500℃熔融后,通過鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續(xù)纖維。類似于玻璃纖維,其性能介于高強(qiáng)度S玻璃纖維和無堿E玻璃纖維之間。玄武巖纖維的概念玄武巖纖維的組成與結(jié)構(gòu)玄武巖纖維的密度在2.6-3.05g/cm3之間,主要組分如表格所示玄武巖纖維主要組分含量玄武巖纖維各組分作用(1)斷裂強(qiáng)度和增強(qiáng)效應(yīng)玄武巖纖維在70℃
2、的水作用下其斷裂強(qiáng)度可保持1200h,而一般玻璃纖維不到200h便失去斷裂強(qiáng)度;在100~250℃下的斷裂強(qiáng)度可提高30%,而一般玻璃纖維則下降23%。單纖維拔絲實驗表明,玄武巖纖維與環(huán)氧聚合物的粘合力高,而且采用硅烷偶聯(lián)劑處理后還會進(jìn)一步提高。玄武巖纖維的性能(2)化學(xué)穩(wěn)定性:玄武巖纖維具有良好的耐酸、耐堿,耐水性也相當(dāng)強(qiáng),屬于一級耐水材料。不同介質(zhì)中纖維損失重量比率(3)介電性能、電絕緣性能和電磁波的透過性:玄武巖纖維具有良好的介電性能。它的體積電阻率比玻璃纖維要高一個數(shù)量級。玄武巖中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)不到20%的導(dǎo)電氧化物,可用
3、于制造新型耐熱介電材料。玄武巖纖維具有比玻璃纖維高的電絕緣性和對電磁波的高透過性。(4)聲絕緣性:隨著頻率的增加,其吸音系數(shù)顯著增加。玄武巖纖維隔音和吸音效果好,采用玄武巖纖維制作的隔音材料在航空、船舶等領(lǐng)域有著廣闊的前景。玄武巖超細(xì)纖維材料的隔音特性(5)力學(xué)性能:玄武巖纖維具有優(yōu)良的力學(xué)性能,拉伸強(qiáng)度、彈性模量及斷裂伸長率都較大,在一些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi),完全可以代替玻璃纖維、碳纖維等充當(dāng)復(fù)合材料的增強(qiáng)體,且性價比較優(yōu)越。(6)綠色環(huán)保性:由于玄武巖熔化過程中沒有硼和其他堿金屬氧化物等有害氣體排出,使玄武巖纖維的制造過程對環(huán)境無害,
4、克服了傳統(tǒng)材料在生產(chǎn)、使用和廢棄過程中需消耗大量的能量和造成環(huán)境污染等缺點(diǎn),而且玄武巖纖維能自動降解為土壤的母質(zhì),可連續(xù)和循環(huán)利用。(7)耐水性:玄武巖纖維吸濕率極低,只有0.2%~0.3%,而且其吸濕能力不隨時間變化而變化玄武巖纖維的制備原料選擇:為了順利實現(xiàn)熔融和拉絲,玄武巖中基本酸性氧化物與堿性氧化物比值的酸性模量要在3~6.5之間,既6.5>(SiO2+Al2O3)/(Cao+MgO)>3(酸性模量在一定程度上反映了玄武巖纖維的化學(xué)穩(wěn)定星級使用壽命的高低)。拉制玄武巖連續(xù)纖維所需玄武巖礦石的各組分含量生產(chǎn)工藝步驟原料制備
5、池窯內(nèi)高溫熔融拉絲退解工藝加工成纖纖維深加工粉碎鉑合金漏板成形侵潤劑玄武巖纖維的應(yīng)用:(1)摩擦材料:通過離心噴吹法制得的玄武巖棉平均直徑為10~11μm,用該方法制成的摩擦片耐高溫性能好、摩擦系數(shù)穩(wěn)定,比傳統(tǒng)石棉材料具有更高的剪切強(qiáng)度和更好的坑折強(qiáng)度。(2)隔熱材料:隔熱性能比羊毛好且不燃燒。(3)造船材料:有良好的耐海水性、耐熱性及隔音性,此外還有良好的加工性,可用于制造非織造布和多種復(fù)合織物。(4)過濾材料(5)軍工航天材料:良好的熱穩(wěn)定性以及用以玄武巖纖維為增強(qiáng)材料制成的各種性能優(yōu)異的復(fù)合材料,在國防軍工領(lǐng)域級航空航天領(lǐng)
6、域有廣泛應(yīng)用。而且在某些領(lǐng)域可代替碳纖維,可節(jié)約制造成本。(6)水泥基復(fù)合材料:玄武巖纖維短切紗是增強(qiáng)混凝土的最佳材料。玄武巖纖維具有優(yōu)良的耐化學(xué)性,特別是耐堿性的優(yōu)點(diǎn),是代替聚丙烯、聚丙烯腈用于增強(qiáng)混凝土的優(yōu)良材料;也是替代聚酯纖維、木質(zhì)素纖維等用于瀝青混凝土極具競爭力的產(chǎn)品,可以提高瀝青混凝土的高穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗疲勞性等。