續(xù)玄武巖纖維的應(yīng)用(摘要)

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1、連續(xù)玄武巖纖維的應(yīng)用（摘要）胡顯奇1申屠年21橫店集團(tuán)上海俄金玄武巖纖維有限公司2富陽(yáng)特種纖維應(yīng)用研究所摘要：對(duì)連續(xù)玄武巖纖維及其優(yōu)異性能作了簡(jiǎn)介，重點(diǎn)介紹其在各個(gè)領(lǐng)域的重要應(yīng)用，以及在我國(guó)發(fā)展的展望，提出了連續(xù)玄武巖纖維“發(fā)源在蘇聯(lián)、發(fā)展在中國(guó)”以及“連續(xù)玄武巖纖維將改變世界先進(jìn)材料的格局”等新穎觀點(diǎn)。前言連續(xù)玄武巖纖維（ContinuousBasaltFibre簡(jiǎn)稱(chēng)CBF）是前蘇聯(lián)經(jīng)過(guò)了30多年的研究開(kāi)發(fā)而發(fā)明的高科技纖維。由于它性能優(yōu)異、性?xún)r(jià)比好，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，極具發(fā)展前景，尤其是最近幾年，中國(guó)也有了CBF的批量生產(chǎn)。因此，我們現(xiàn)在開(kāi)展對(duì)CBF的研討活動(dòng)是非常有現(xiàn)實(shí)意義的。C

2、BF是以天然的火山噴出巖作為原料，將其破碎后加入熔窯中，在1450～1500℃熔融后，通過(guò)鉑銠合金拉絲漏板制成的連續(xù)纖維。它與碳纖維、芳綸、超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯纖維（UHMWPE）等其它高科技纖維相比，具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如力學(xué)性能佳，耐高溫性能好，可在-269～700℃范圍內(nèi)連續(xù)工作，耐酸耐堿，抗紫外線性能強(qiáng)，吸濕性低，有更好的耐環(huán)境性能，此外，還有絕緣性能好，高溫過(guò)濾性佳、抗輻射、良好的透波性能等優(yōu)點(diǎn)。以CBF為增強(qiáng)體可制成各種性能優(yōu)異的復(fù)合材料，可廣泛應(yīng)用于消防、環(huán)保、航空航天、軍工、車(chē)船制造、工程塑料、建筑等軍工和民用領(lǐng)域，故CBF被譽(yù)為21世紀(jì)的新材料。近幾年來(lái)，由于C

3、BF良好的綜合性能和性?xún)r(jià)比，越來(lái)越被材料界和用戶(hù)看好。1CBF的優(yōu)異性能眾所周知，在高技術(shù)纖維和其它纖維中沒(méi)有一種纖維的性能或功能是可以“包打天下”的，每一種纖維都有它獨(dú)特的性能和應(yīng)用的市場(chǎng)。而CBF具有綜合性能好、性?xún)r(jià)比好的產(chǎn)品特點(diǎn)。這是其它纖維所難以比擬的，堪稱(chēng)是21世紀(jì)無(wú)污染的“綠色工業(yè)材料”。1.1突出的耐溫性能CBF的使用溫度范圍為：-269～700℃（軟化點(diǎn)為960℃），而玻璃纖維為-60～450℃。CBF在400℃下工作時(shí)，其斷后強(qiáng)度能夠保持85%；在600℃下工作時(shí)，其斷后強(qiáng)度仍能夠保持80%的原始強(qiáng)度；如果CBF預(yù)先在780～820℃下進(jìn)行處理，還能在860℃下工

4、作而不會(huì)出現(xiàn)收縮，而即使耐溫性?xún)?yōu)良的礦棉此時(shí)也只能保持50%～60%的強(qiáng)度，玻璃棉則完全破壞。碳纖維的抗氧化性較差，在300℃有CO和CO2產(chǎn)生；間位芳綸最高使用溫度也只有250℃。1.2突出的抗拉強(qiáng)度CBF的抗拉強(qiáng)度為3800～4800Mpa，比大絲束碳纖維、芳綸、PBI纖維、鋼纖維、硼纖維、氧化鋁纖維都要高，與S玻璃纖維相當(dāng)。CBF和其它纖維的主要性能比較詳見(jiàn)表1。表1CBF主要性能及和其它纖維的對(duì)比纖維類(lèi)型密度/（g·㎝-3）抗拉強(qiáng)度/MPa彈性模量/GPa斷后伸長(zhǎng)率/%最高工作溫度/℃CBF2.803000～484079.3～93.13.1650E-玻璃纖維2.543100

5、～380072.5～75.54.7380S-玻璃纖維2.54～2.574020～465083～865.3300碳纖維1.783500～6000230～6001.5～2.0500芳綸1.452900～340070～1402.8～3.62501.3與硅酸鹽的天然相容性以同屬硅酸鹽的火山噴出巖為原料制成的CBF，耐酸堿性強(qiáng)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CBF在飽和Ca(OH)2溶液以及在水泥等堿性介質(zhì)中耐久性好，能保持高度的穩(wěn)定性，可代替鋼筋用作混凝土建筑結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)材料，制作橋梁等大型建筑的結(jié)構(gòu)件。利用CBF較高的抗拉強(qiáng)度和抗剪切強(qiáng)度這一特性，加上CBF具有天然的與水泥、混凝土的親和力和耐堿性，在建筑增強(qiáng)

6、領(lǐng)域的應(yīng)用已顯示出它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿Α?.4突出的化學(xué)穩(wěn)定性CBF含有的K2O、MgO和TiO2等成分對(duì)提高纖維耐化學(xué)腐蝕及防水性能起到重要的作用。CBF與E玻璃纖維在3h沸煮后纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)損失的對(duì)比情況：在水中CBF損失0.002，而E玻璃纖維則損失0.007；2NNaOH的溶液里兩者分別為0.0275和0.06；在2NHCI中CBF僅損失0.022，而E玻璃纖維則損失0.389。CBF的耐酸性超過(guò)了一般用作耐酸玻璃增強(qiáng)材料的ECR玻璃纖維。1.5顯著的抗熱振穩(wěn)定性CBF在500℃下的抗熱振穩(wěn)定性仍然不變，原始質(zhì)量分?jǐn)?shù)損失不到0.02；900℃時(shí)也僅損失0.03。1.6良好的

7、介電性能CBF還具有良好的介電性能。它的體積電阻率比E玻璃纖維高一個(gè)數(shù)量級(jí)；玄武巖中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)不到0.2的導(dǎo)電氧化物。導(dǎo)電氧化物纖維過(guò)去并沒(méi)有用于制備絕緣材料，但經(jīng)過(guò)用專(zhuān)門(mén)浸潤(rùn)劑處理的CBF，其介電損失角正切比玻璃纖維低50%，可用于制造新型耐熱介電材料。1.7優(yōu)良的透波性能和一定的吸波性能我們?cè)肅BF增強(qiáng)樹(shù)脂制成180×180㎜標(biāo)準(zhǔn)板，厚度為4㎜，樹(shù)脂體系采用HD03，在8～18GHZ下進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該材料未加任何其它吸波隱身材料而具有一定的吸波性能。據(jù)分