玄武巖連續纖維及其復合材料


    被科學家們譽為21世紀一種新材料的玄武巖連續纖維及其復合材料,性能優異,替代性強,應用領域廣,我國玄武巖礦藏儲量豐富。這是以天然玄武巖礦石為原料,將礦石破碎后加入熔窯中,在1450℃~1500℃熔融后,通過噴絲板拉伸成連續纖維,并以玄武巖纖維為增強體制成的新型復合材料。玄武巖礦石主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、TiO2等多種氧化物組成,因此,玄武巖纖維在許多技術指標方面優于玻璃纖維,其使用溫度范圍為:-269℃~900℃,玻璃纖維為-60℃~450℃。用玄武巖連續纖維增強的復合材料,在很多方面可以與S-玻璃纖維或芳綸復合材料媲美。
    早在上個世紀60年代初,原蘇聯科學家就發現了玄武巖連續纖維的優異特性,從70年代開始,美國和德國的科學家就對玄武巖連續纖維進行了大量的研究,但至今都未實現工業化生產,目前只有烏克蘭、俄羅斯各擁有一個玄武巖連續纖維生產廠。我國雖然有幾十條普通玄武巖巖棉的生產線,但由于拉絲技術不過關,玄武巖連續纖維生產及應用尚屬空白。這項作為863計劃的研究項目,現在正由南京玻璃纖維研究設計院礦物棉研究所、遼寧省營口市建筑材料研究所等科研及生產單位聯合研究開發
    玄武巖連續纖維具有高力學強度、低導熱系數、良好的熱振穩定性、防火性、耐腐蝕性、耐用性和環保潔凈性,材料自身質量輕,結構性能與結構質量的比值優良,廣泛應用于工業和民用建筑行業中,利用現代專用技術生產不同結構建筑材料,從根本上大幅度地提高建筑質量,增強抗震加固、抗沖擊、防火安全性和保暖節能效果。可以以其用來替代鋼筋作混凝土建筑結構的增強材料,復合材料可以形成玄武巖纖維層合板、結構復合材料板和各種橡膠制品的增強材料,用玄武巖連續纖維編制物和無捻粗紗制成的土工材料,用來加固堤壩、水電站水壩、高速公路和立交橋等。玄武巖連續纖維及其復合材料還可應用于石油、化工、航空航天、汽車制造、電子和冶金等領域。
    玄武纖維又稱玄武巖纖維,是用火山爆發出的玄武巖經1500攝氏度的高溫拉絲而成。用玄武纖維織成布、制成板就是用玄武巖制成布和板,用玄武纖維布或板可制成任意形狀的產品,都具有下列功能:
   1. 永久的阻燃性:    極限氧指數(Loi)>70
   2. 特高軟化溫度:    >1200 ℃
   3. 極高的使用溫度:   >880 ℃
   4. 極低的使用溫度:   <-200 ℃
   5. 高的斷裂強度:    4500MPa
   6. 低的斷裂伸長率:   3.1%
   7. 高的彈性模量:    1x104 kg/mm2
   8. 材料密度:      2.7g/cm3
   9. 低的熱傳導系數:   0.035W/m?K
   10.高的吸音系數:    0.95
   11.低的吸濕性:     0.1%
   12.高的比體積電阻:   1x1012Ω?m
   13.防輻射鉛當量:    0.0073mmPb
  此外玄武纖維還具有化學穩定性、物理穩定性、抗紫外線、有吸波功能、有透波功能、無毒性、燃燒無熔滴、燃燒煙密度低、環保無污染等特性。
  由于玄武纖維有極高的使用溫度,高的斷裂度,高模量,優異的力學、物理、化學功能,極低的熱傳導系數,高的吸音系數,極低的吸濕性,高的比體積電阻,抗紫外線,吸波功能,防輻射,防電磁,燃燒無熔滴,燃燒煙密度低,環保無污染等功能于一身。
  玄武纖維可廣泛用于航天、航空、高速列車、汽車、船舶、國防、軍工、安防、建筑工程、防火工程、海洋工程、土木工程、電力工程、石油工程、加固工程等行業。