连续玄武岩纤维的发展和应用前景
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《连续玄武岩纤维及其复合材料的研究》一、引言近年来,连续玄武岩纤维及其复合材料作为一种新型材料备受关注。
玄武岩作为一种具有优良物理化学性能的矿物,其连续纤维被广泛应用于复合材料领域。
本文将从深度和广度两个方面对连续玄武岩纤维及其复合材料进行综合评估,并探讨其在不同领域内的应用。
二、连续玄武岩纤维的优势1. 物理化学性能突出连续玄武岩纤维具有优良的物理化学性能,如高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等特点,使其在复合材料中具有独特的优势。
在工程结构中,连续玄武岩纤维复合材料能够有效提高材料的强度和韧性,改善其疲劳性能,在航空航天、汽车制造、建筑等领域具有广泛的应用前景。
2. 可持续性发展玄武岩属于地球资源中丰富的矿物之一,其开采成本低、资源丰富,具有可持续发展的潜力。
利用玄武岩制备连续纤维及其复合材料,不仅可以提高材料的使用寿命,还能够有效地减少资源的浪费,符合现代社会对于可持续发展的要求。
三、连续玄武岩纤维及其复合材料的应用领域1. 航空航天领域在航空航天领域,要求材料具有轻质、高强度、耐高温等特点,连续玄武岩纤维复合材料能够满足这些要求。
其在飞机机身、发动机零部件、导弹制造等方面有着广泛的应用前景。
2. 汽车制造领域汽车制造领域对材料轻质化、高强度、耐磨耐腐蚀等性能要求较高,连续玄武岩纤维复合材料可以满足这些需求。
应用于汽车车身、零部件等方面,可以降低汽车自重,提高燃油利用率,减少排放,对于节能减排具有重要意义。
3. 建筑领域在建筑领域,连续玄武岩纤维复合材料可以用于加固混凝土结构、制作装饰板材等,提高建筑材料的抗风、抗震、防火性能,增加建筑物的使用寿命,对于提高建筑物的安全性和耐久性起着重要作用。
四、个人观点及总结个人认为,连续玄武岩纤维及其复合材料的研究与应用,将对现代工程技术和材料科学发展产生重要的影响。
其在各个领域的广泛应用将带来更高效、更安全、更可持续的解决方案,对于推动工业进步和社会发展具有积极的意义。
2023年玄武岩纤维行业市场环境分析玄武岩纤维是一种具有良好耐热性、耐寒性、不易燃烧、抗弯强度高、不易腐蚀等特性的新型复合材料,被广泛应用于建筑、农业、电力、电子、石油化工等行业,具有广阔的市场前景。
本文将从市场需求、行业竞争、政策环境、技术研发等方面对玄武岩纤维行业的市场环境进行分析。
一、市场需求1.建筑行业需求玄武岩纤维可以应用在建筑材料中,例如制作玄武岩纤维地砖、玄武岩纤维墙板等,这些材料具有防火、抗腐蚀、防水、保温、隔音等功能,可以大大提高建筑物的耐用性和安全性,并且符合国家环保政策要求。
随着城市化进程的推进和人民生活水平的提高,建筑业的需求将不断增加。
2.农业行业需求现代农业对土地面积的利用更加充分,需要更多的高效、耐用、环保型设备,此时玄武岩纤维被应用在大棚、畜牧场等农业设施中,可以提高生产效率、降低成本、减轻环境污染压力。
农业现代化进程的加快,将对玄武岩纤维市场需求产生积极影响。
3.电力行业需求玄武岩纤维在电力设备中作为绝缘材料使用,可以承受高压、高温、高湿等环境,提高电力设备的可靠性和安全性,减少故障率,满足国家电网建设和电力设备升级换代的需求。
二、行业竞争当前,国内玄武岩纤维行业的发展相对滞后,该行业还处于初步竞争阶段。
国内玄武岩纤维行业的主要竞争来自于欧美国家和日韩等亚洲国家。
这些国家的玄武岩纤维产品在技术上较为成熟、品质较高,市场份额较大。
而国内的玄武岩纤维企业还需要在技术研发、产品品质、生产效率等方面加强努力,才能提高市场竞争力。
三、政策环境当前,我国逐渐重视对于环境保护和节能降耗的政策,这些政策鼓励企业开发环保型产品,促进低碳经济的发展,玄武岩纤维作为一种环保型产品受到国家政策的大力支持和鼓励,而且还被列入国家建筑标准中,市场需求将会越来越大。
同时,出口退税、技术创新等政策也为玄武岩纤维行业的发展提供了支持和保障。
四、技术研发玄武岩纤维的生产涉及到多个领域的技术,如高温化学纤维制备技术、纤维加工技术、新材料组合技术、新材料表面处理技术等。
2024年玄武岩纤维市场规模分析引言玄武岩纤维是一种新型复合纤维材料,具有良好的耐高温、耐磨损和耐腐蚀性能。
随着工业化进程的推进和对高性能材料需求的增加,玄武岩纤维市场逐渐兴起。
本文将对玄武岩纤维市场规模进行深入分析。
玄武岩纤维市场现状目前,全球玄武岩纤维市场呈现稳步增长的趋势。
玄武岩纤维在建筑、汽车、航空航天、能源等领域具有广泛应用,推动了市场的发展。
据市场研究机构预测,未来几年内,全球玄武岩纤维市场将继续保持增长势头。
2024年玄武岩纤维市场规模分析地区分析玄武岩纤维市场在不同地区呈现出差异化的规模。
目前,北美地区是全球玄武岩纤维市场最大的消费地区,其次是亚太地区和欧洲地区。
亚太地区的快速发展和建筑业的大量需求推动了玄武岩纤维市场的增长。
应用领域分析玄武岩纤维在不同领域具有广泛的应用。
建筑行业是玄武岩纤维市场的主要消费领域,用于增强建筑材料的强度和耐久性。
汽车和航空航天行业对高性能材料的需求也推动了玄武岩纤维市场的增长。
此外,能源行业也是玄武岩纤维市场的重要应用领域,用于制造耐高温的绝缘材料。
竞争分析目前,全球玄武岩纤维市场存在着激烈的竞争。
主要的玄武岩纤维制造商包括ROCKWOOL、Owens Corning、USG Corporation等。
这些公司通过优化产品质量、降低成本以及加强市场营销来提升竞争力。
玄武岩纤维市场前景随着对高性能材料需求的不断增加,玄武岩纤维市场具有较大的发展潜力。
未来几年内,随着建筑、汽车、航空航天和能源领域的迅猛发展,玄武岩纤维市场有望保持持续的增长。
结论综上所述,玄武岩纤维市场规模将在未来几年内持续增长。
地区分析显示北美地区是玄武岩纤维市场的主要消费地区,而在应用领域方面,建筑、汽车、航空航天和能源行业是该市场的主要推动力。
随着玄武岩纤维制造商的不断竞争和产品质量的提升,玄武岩纤维市场的前景十分乐观。
连续玄武岩纤维的发展及应用前景1.2国内发展研究现状我国自20世纪70年代起,就断断续续地开展对CBF的研究,但未获得成功。
2001年我国哈尔滨工业大学组建了专门的研究队伍致力于玄武岩纤维制备技术的研发。
2004年哈尔滨工业大学深圳研究院与成都航天万欣科技有限公司组建了成都航天拓鑫科技有限公司,进一步研究改进玄武岩连续纤维制造设备功能,开发出玄武岩纤维终端产品。
2002年,我国正式将连续玄武岩纤维列入国家863计划,承担该课题项目的深圳俄金碳材料科技有限公司(由深圳黄金屋真空科技有限公司与俄罗斯一家军工材料研究院合资组建的)和大型民营企业横店集团等3家股东注资2000万人民币,于2003年12月成立了横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司。
经近两年来的技术开发,横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司采用创新的生产技术和“一步法”工艺,取得了以纯天然玄武岩(不添加任何辅料)为原料生产连续玄武岩纤维的研发成果,并成功实现了工业化生产。
该公司不仅掌握了电熔炉、火焰炉、气电结合的生产技术,而且生产的多轴向织物树脂基复合材料及玄武岩纤维片材等复合材料等产品得到军工和民用领域有关用户的认可。
目前,发展中的横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司是继俄罗斯等独联体与美国之后的全世界具有一定规模、排名第六位的生产工厂。
玄武岩连续纤维的发展规划有专家学者预测: 2010年全国生产玄武岩连续纤维1万t,2020年为7万t~10万t。
2玄武岩纤维(CBF)的性能2.1新型环保性材料CBF具有非人工合成的纯天然性,加之生产过程无害,且产品寿命长,是一种低成本﹑高性能﹑洁净程度理想的新型绿色主动环保材料。
由于玄武岩熔化过程中没有硼和其他碱金属氧化物排出,使CBF制造过程的池炉排放烟尘中无有害物质析出,不向大气排放有害气体,无工业垃圾及有毒物质污染环境。
玄武岩纤维在很大程度上可代替玻璃纤维,被广泛用于航天航空、石油化工、汽车、建筑等多领域,因而,CBF被誉为21世纪“火山岩变丝”、“点石成金”的新型环保纤维。
2023年玄武岩纤维行业市场分析现状
玄武岩纤维是一种由玄武岩熔岩纤维化学成分制成的纤维材料,具有优良的物理、化学和力学性能。
玄武岩纤维具有耐高温、耐酸碱、耐火和耐腐蚀等优点,被广泛应用于建筑、冶金、化工、能源等领域。
目前,玄武岩纤维行业的市场规模还比较小,但在全球范围内正逐渐受到关注和重视。
以下是对玄武岩纤维行业市场分析的现状。
首先,玄武岩纤维市场的需求正在逐渐增加。
随着全球经济的发展和建筑工程的不断增加,对玄武岩纤维的需求也在不断增长。
尤其是在一些高温、耐火、耐磨和耐腐蚀的特殊环境中,玄武岩纤维的应用更加广泛。
其次,玄武岩纤维行业的竞争格局相对较为分散。
目前,全球范围内有多家玄武岩纤维生产商,如中国的烟台宏锦纤维公司、美国的Johns Manville公司等。
虽然有一
些大型跨国公司在市场上占据一定份额,但由于技术要求较高,相对较少的生产能力和较高的成本等原因,新进入市场的企业相对较少。
再次,玄武岩纤维行业面临着一些挑战。
首先,产品的生产成本相对较高,价格较高。
其次,由于技术要求较高,专业人才的稀缺也是一个问题。
此外,还存在一些技术和质量问题,如产品强度不稳定、对环境的影响等,需要进一步改善。
最后,玄武岩纤维行业的发展前景广阔。
随着全球对环境保护和安全性的要求不断提高,玄武岩纤维的应用前景非常广阔。
尤其是在高温、耐火、耐磨和耐腐蚀等特殊环境中,玄武岩纤维的需求还将进一步增加。
此外,随着技术的不断进步和成本的降低,玄武岩纤维的市场规模也有望得到扩大。
试谈玄武岩纤维在建筑材料领域的应用玄武岩是一种火成岩,主要由斜长石、角闪石和辉石等矿物质组成。
在建筑材料领域,玄武岩纤维的应用越来越受到关注。
玄武岩纤维具有高强度、耐高温、耐腐蚀、阻燃等优良性能,因此在建筑材料领域中有着广泛的应用前景。
本文将从玄武岩纤维的特性、在建筑材料中的应用以及发展趋势等方面展开探讨。
一、玄武岩纤维的特性1. 高强度:玄武岩纤维的拉伸强度和模量都非常高,比普通的玻璃纤维和碳纤维更为优异。
因此在应用时可以大幅度提高材料的强度和耐久性。
2. 耐高温:玄武岩纤维可以在高温环境下长时间工作,温度范围一般在1000℃以上,因此可以应用于高温环境下的建筑材料中。
3. 耐腐蚀:玄武岩纤维对于酸碱腐蚀有较好的耐受性,适用于长期暴露在恶劣环境下的建筑材料中。
4. 阻燃:玄武岩纤维本身是一种无机材料,具有良好的阻燃性能,可以大大提升材料的耐火性能。
二、玄武岩纤维在建筑材料中的应用1. 加固材料:玄武岩纤维可以用于加固混凝土和砂浆,提高材料的韧性和抗拉强度,使其更加耐久耐用。
2. 隔热材料:玄武岩纤维可以制成各种保温材料,应用于建筑外墙隔热系统中,具有良好的隔热效果和防火性能。
3. 防腐蚀材料:玄武岩纤维可以应用于化工厂、污水处理厂等腐蚀性环境下的建筑材料,提高材料的耐腐蚀性能。
4. 防火材料:玄武岩纤维可以制成各种防火材料,应用于建筑内外墙、顶棚、隔断等部位,提高建筑的整体防火等级。
三、玄武岩纤维在建筑材料领域的发展趋势1. 多样化应用:随着技术的不断进步,玄武岩纤维的应用领域将会更加多样化,不仅局限于传统的建筑材料,还可以应用于一些特殊的建筑材料,如地下室防水、隧道内壁材料等。
2. 环保性能:随着人们对环保材料的需求不断增加,玄武岩纤维的环保性能将成为其发展的重要方向,研发出更加环保的玄武岩纤维材料,满足市场的需求。
3. 耐久性能:玄武岩纤维材料的耐久性能将得到更多关注,通过提高材料的耐候性能和耐久性能,使其更加适用于各种恶劣环境下的建筑材料。
2024年玄武岩纤维制品市场分析报告一. 前言玄武岩纤维是一种由玄武岩矿石经过高温熔融并纤维化而成的新型纤维材料。
它具有优异的耐火性、耐高温性和高强度等特点,被广泛应用于建筑、航空航天、交通运输和军事等领域。
本报告旨在提供玄武岩纤维制品市场的分析和预测,以帮助企业了解市场趋势并做出明智的决策。
二. 市场概述1. 市场定义玄武岩纤维制品市场指的是以玄武岩纤维为原材料,生产并销售各种玄武岩纤维制品的市场。
这些制品可以包括但不限于纤维板、纤维板、纤维结构件等。
2. 市场规模根据近年来的市场数据分析,玄武岩纤维制品市场呈现稳定增长趋势。
预计在未来几年内,市场规模将进一步扩大。
目前,市场规模约为X万元。
3. 市场驱动因素玄武岩纤维制品市场增长的主要驱动因素有:•建筑行业对防火材料的需求增加。
•航空航天行业对高温材料的需求增加。
•交通运输行业对轻量、高强度材料的需求增加。
•军事装备领域对耐火材料的需求增加。
4. 市场挑战玄武岩纤维制品市场面临的主要挑战有:•材料成本高,价格竞争力受限。
•技术难度较高,制造工艺要求高。
•市场竞争激烈,品牌认知度相对较低。
•环保因素对产品销售带来一定影响。
三. 市场分析1. 市场细分玄武岩纤维制品市场可以根据用途细分为建筑材料市场、航空航天材料市场、交通运输材料市场和军事材料市场。
各个细分市场都有自己的需求特点和发展趋势。
2. 市场竞争格局目前,玄武岩纤维制品市场存在较多的竞争对手。
一部分企业具有较强的品牌认知度和技术优势,占据着市场的大部分份额。
另一部分企业则处于初创期,面临着技术瓶颈和市场推广难题。
3. 市场趋势根据市场数据分析和行业趋势观察,玄武岩纤维制品市场未来的发展趋势有以下几方面:•市场规模将进一步扩大,市场需求将持续增长。
•玄武岩纤维制品的技术水平和生产工艺将不断提高,产品性能将进一步优化。
•环保要求的提高将成为市场的重要驱动力,企业需要加强环保技术和生产能力。
•品牌效应的建立将使得知名企业在市场竞争中占据优势。
2023年玄武岩纤维制品行业市场前景分析玄武岩纤维制品是一种以天然玄武岩矿物为原料制成的耐高温、耐腐蚀、无毒无害、环保无污染的新型纤维制品,具有较好的隔热、隔音、阻燃、抗震等特性,广泛应用于建筑、船舶、冶金、化工等行业。
本文将从市场需求、竞争格局、发展趋势等方面,对玄武岩纤维制品行业的市场前景进行分析。
一、市场需求1、建筑行业近年来,大力推进城市化进程在中国带来了一个建筑业的繁荣期,而建筑业中墙体保温、防火、隔音等方面的要求也日益提高。
这就为玄武岩纤维制品行业提供了广阔的市场空间。
特别是在较为寒冷的北方地区,由于暖房费用较高,玄武岩纤维制品节能效果明显,越来越受到人们的欢迎。
2、船舶行业玄武岩纤维制品的密度大,保温性能好,在船舶建造中常用来作为船舱壁、隔舱板的材料。
同时,玄武岩纤维制品还能够有效地提高船舶的防火性能,可以在船舶上起到重要的保障作用。
3、冶金行业玄武岩纤维制品在冶金行业应用最为广泛,主要用于高温窑炉、高温管道、高温炉门等热工设备的保温隔热,可以节省能源,提高工效。
二、竞争格局当前,国内玄武岩纤维制品行业尚处于初步发展阶段,市场上存在着数量不多、规模较小的企业。
目前市场上比较知名的企业主要有美新达、吉安市圣达保温材料有限公司、武汉市耐热隔热材料有限公司等。
如何提高产品质量、扩大产能将是竞争的焦点。
此外,国外的玄武岩纤维产品市场较为成熟,主要集中在欧洲、美洲等地,未来竞争将更加激烈。
三、发展趋势1、产品结构调整从目前市场上的情况看,目前玄武岩纤维制品主要以保温板和毯子为主,未来随着市场需求的变化,产品结构将经历调整,特别是随着建筑节能材料需求的增加,玄武岩纤维制品的保温材料市场空间将更大。
2、技术升级由于玄武岩纤维制品主要用于高温、隔热、防火等要求较高的领域,因此未来行业将更加注重技术研发,提高产品质量,以满足市场需求。
3、环保要求玄武岩纤维制品是一种天然无害的材料,未来环保要求会越来越高,因此企业需要加强环保意识,选择环保材料,更好地适应市场的发展趋势。
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。
连续玄武岩纤维的发展及使用前景2010年3月15日中国纤检摘要:介绍了连续玄武岩纤维的国内外发展历程和现状,连续玄武岩纤维性能和使用领域,表明连续玄武岩纤维用于防火隔热材料,过滤材料,增强复合材料,电子技术等具有明显的优势。
结合连续玄武岩生产工艺目前存在的问题,给出了几点建议并提出了要尽快制定玄武岩纤维的国家标准,促进连续玄武岩纤维的安全可持续发展。
关键词:连续玄武岩纤维;防火隔热;过滤环保;增强复合;高技术纤维连续玄武岩纤维(CBF)是以天然的火山喷出岩作为原料,将其破碎后加入熔窑中,在1450℃~1500℃熔融后,通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。
以CBF为增强体可制成各种性能优异的复合材料,可广泛使用于消防、环保、航空航天、军工、车船制造、工程塑料、建筑等军工和民用领域,故CBF被誉为21世纪的新材料[1]。
随着国外工艺技术的不断改进以及新市场的不断开拓,玄武岩纤维有望成为第四大高强高模纤维。
1国内外发展研究状况1.1国外发展研究状况以玄武岩为主要原料生产的岩棉自从1840年首先在英国威尔斯试制成功到现在已有160多年的历史[2]。
1922年在美国专利(OS1438428)出现由法国人Paul提出玄武岩纤维制造技术,但没有实质性生产。
20世纪50年代初期,德国、捷克和波兰等东欧国家以玄武岩为原料,采用离心法生产出了纤维平均直径为25μm~30μm的玄武岩棉。
随后60年代初期,美国、前苏联、德国等大力发展垂直立吹法生产工艺,使玄武岩棉产量迅速增长前苏联引进了德国立吹法制造矿物棉的生产专利,在消化、吸收的基础上,成功地将该项技术使用于玄武岩棉的生产,设计生产能力为日产38吨~40吨玄武岩棉。
玄武岩纤维的研究工作主要集中在前苏联。
玄武岩纤维于1953~1954 年由苏联莫斯科玻璃和塑料研究院开发出[3]。
苏联早在20世纪60~70年代就致力于连续玄武岩纤维的研究工作,乌克兰建筑材料工业部设立了专门的别列切绝热隔音材料科研生产联合体,主要任务是研制CBF及其制品制备工艺的生产线。
联合体的科研实验室于 1972 年开始研制制备CBF,曾经研制出 20 多种CBF制品的生产工艺[4]。
1973年,前苏联新闻机构报道了有关玄武岩纤维材料在其国内广泛使用的情况。
1985年在前苏联的乌克兰率先实现工业化生产,产品全部用于前苏联国防军工和航天﹑航空领域。
1991年前苏联解体后,此项目开始公开,并用于民用项目。
目前连续玄武岩主要研发及生产基地在俄罗斯及乌克兰两个国家。
苏联的解体,客观上影响了CBF的推广使用,但是,由于玄武岩纤维具有有别于碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维的一系列优异性能,而且性价比好,引起了美国、欧盟等国防军工领域的高度重视。
1.2国内发展研究现状我国自20世纪70年代起,就断断续续地开展对CBF的研究,但未获得成功。
2001年我国哈尔滨工业大学组建了专门的研究队伍致力于玄武岩纤维制备技术的研发。
2004年哈尔滨工业大学深圳研究院和成都航天万欣科技有限公司组建了成都航天拓鑫科技有限公司,进一步研究改进玄武岩连续纤维制造设备功能,开发出玄武岩纤维终端产品。
2002年,我国正式将连续玄武岩纤维列入国家863计划,承担该课题项目的深圳俄金碳材料科技有限公司(由深圳黄金屋真空科技有限公司和俄罗斯一家军工材料研究院合资组建的)和大型民营企业横店集团等3家股东注资2000万人民币,于2003年12月成立了横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司。
经近两年来的技术开发,横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司采用创新的生产技术和“一步法”工艺,取得了以纯天然玄武岩(不添加任何辅料)为原料生产连续玄武岩纤维的研发成果,并成功实现了工业化生产。
该公司不仅掌握了电熔炉、火焰炉、气电结合的生产技术,而且生产的多轴向织物树脂基复合材料及玄武岩纤维片材等复合材料等产品得到军工和民用领域有关用户的认可。
目前,发展中的横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司是继俄罗斯等独联体和美国之后的全世界具有一定规模、排名第六位的生产工厂。
玄武岩连续纤维的发展规划有专家学者预测: 2010年全国生产玄武岩连续纤维1万t,2020年为7万t~10万t。
2玄武岩纤维(CBF)的性能2.1新型环保性材料CBF具有非人工合成的纯天然性,加之生产过程无害,且产品寿命长,是一种低成本﹑高性能﹑洁净程度理想的新型绿色主动环保材料。
由于玄武岩熔化过程中没有硼和其他碱金属氧化物排出,使CBF制造过程的池炉排放烟尘中无有害物质析出,不向大气排放有害气体,无工业垃圾及有毒物质污染环境。
玄武岩纤维在很大程度上可代替玻璃纤维,被广泛用于航天航空、石油化工、汽车、建筑等多领域,因而,CBF被誉为21世纪“火山岩变丝”、“点石成金”的新型环保纤维。
2.2功能性优良的材料CBF是继碳纤维﹑芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维的第四大高技术纤维支柱,在许多条件下可替代碳纤维﹑芳纶纤维,在某些场合甚至比上述两种纤维性能还好。
玄武岩纤维及其制品的异常优越性能具体表现在以下几个方面:(1)显著的耐高温性能和热震稳定性。
CBF的使用温度范围为-260 ℃~880 ℃,这一温度远远高于芳纶纤维、无碱E玻纤、石棉、岩棉、不锈钢,接近硅纤维、硅酸铝纤维和陶瓷纤维;热震稳定性好,在500℃温度下保持不变, 在900℃时原始重量仅损失3%[5]。
(2)较低的热传导系数。
CBF的热传导系数为0.031 W/m·K~0.038 W/m·K,低于芳纶纤维、硅酸铝纤维、无碱玻纤、岩棉、硅纤维、碳纤维和不锈钢。
(3)高的弹性模量和抗拉强度。
CBF的弹性模量为:9100 kg/mm2~11000 kg/mm2,高于无碱玻纤、石棉、芳纶纤维、聚丙稀纤维和硅纤维。
CBF 的抗拉强度为3800~4800 MPa,比大丝束碳纤维、芳纶、PBI纤维、钢纤维、硼纤维、氧化铝纤维都要高,和S玻璃纤维相当。
(4)化学稳定性好。
CBF的耐酸性和耐碱性均比铝硼硅酸盐纤维好[6~7]。
其耐久性﹑耐候性﹑耐紫外线照射﹑耐水性﹑抗氧化等性能均可和天然玄武岩石头相比美。
(5)吸音系数较高。
CBF的吸音系数为0.9~0.99,高于无碱玻纤和硅纤维;优良的透波性和一定的吸波性,吸音和隔音性能优异,具有良好的隐身性能, 可制做隐身材料。
(6)良好的电绝缘性和介电性能。
CBF的比体积电阻较高为1×1012Ω·m,大大高于无碱玻纤和硅纤维;体积电阻率比电绝缘E玻璃纤维高一个数量级, 介电损失角正切高50 %。
(7)较低的吸湿性。
CBF的吸湿性低于0.1 %,低于芳纶纤维、岩棉和石棉。
(8)天然的硅酸盐相溶性。
和水泥﹑混凝土的分散性好,结合力强,热胀冷缩系数一致,耐候性好。
表1给出了CBF和各种纤维材料的物理性能对比。
表1 CBF和各种纤维材料的物理性能对比3玄武岩纤维(CBF)的使用3.1防火隔热领域的使用CBF用于防火服正处于起步阶段,由于其本身的特殊性能,用于防火服领域有较大的优势。
CBF是无机纤维,具有不燃性、耐温性(-269℃~650℃)、无有毒气体排出、绝热性好、无熔融或滴落、强度高、无热收缩现象等优点。
缺点是比重较芳纶纤维大,穿着的舒适感不如芳纶纤维防火服。
如果CBF和其它纤维混纺可制成阻燃面料,用于部队的相关装备显然是有明显优势的。
CBF织成的防火布耐高温、隔热效果好、无熔融滴落、无有毒气体排出、无热收缩,是防火服、防火毯、防火帘的优良材料,耐温可高达650 ℃,极限氧指数大于68,大大优于芳纶等到有机纤维。
CBF的高温使用性能虽然低于氧化铝纤维、碳化硅纤维,但是高于所有的有机纤维,而且其超低温使用性能是最好的。
再从性价比看,CBF价格是所有高性能纤维中最低的。
国外一直将杜邦的Kavlar、Nomex、Teflon作为防火面料的首选,虽然具有抗高温、抗化学反应的性能,但是在370 ℃以上的高温下被碳化和分解。
CBF用于防火服正处于起步阶段,由于其起本身的特殊性能,用于防火服领域有较大的优势。
玄武岩纤维是无机纤维,具有不燃性、耐温性(-269℃~700℃)、无有毒气体排出、绝热性好、无熔融或滴落、强度高、无热收缩现象等优点。
缺点是重量较芳纶纤维大,穿着的舒适感不如芳纶纤维防火服。
3.2在过滤环保领域的使用CBF是一种新型的绿色环保材料,可用于环保领域有害介质、气体的过滤、吸附和净化,特别是在高温过滤领域,CBF的长期使用温度是650℃,远优于传统过滤材料,是过滤基布、过滤材料、耐高温毡的首选材料。
目前过滤材料主要有天然纤维、各种合成纤维、各种无机纤维和金属纤维。
由于对耐高温提出了更高的要求,又引进了Nomex、Procon、Torcon、Basfil、P84等。
但是,目前所有的过滤材料都不能解决过滤高温介质的问题,而CBF可以在-269~650 ℃的范围内长期使用,它的耐高温性能是其它材料所无法比拟的。
加拿大亚伯力(Albarrie)公司是一家有30多年历史的环保工业用集尘滤料的专业公司。
他们将CBF用作过滤针刺毡的支基布已经有10多年的历史了。
3.3 CBF增强树脂基复合材料的使用CBF具有良好的技术特性:低容重,低导热率,低吸湿率和对腐蚀介质的化学稳定性,能够降低结构重量,形成新型结构材料。
利用这些特性,在军品和民品领域有广泛的使用。
玄武岩纤维增强树脂基复合材料是制造坦克装甲车辆的车身材料,可减轻其重量;用于制造火炮材料,尤其是用于炮管热护套材料可以大大提高火炮的命中率和射击精度。
在枪弹、引信、弹匣、大口径机枪枪架、坦克装甲车辆的薄板装甲、汽车发动机罩、减振装置等等方面有大量的使用。
在船舶工业中可大量用于船壳体、机仓绝热隔音和上层建筑;用CBF蜂窝板可制成火车车厢板,既减轻了车厢的重量,又是一种良好的阻燃材料。
CBF具有良好的增强效应。
单纤维拔丝试验表明,CBF和环氧聚合物的粘合能力高于E 玻璃纤维,而且在采用硅烷偶联剂处理后其粘合能力还会进一步提高,因此,玄武岩纤维可以代替即将禁用的石棉来作为耐高温结构复合材料、橡胶技术制品等增强材料,也可用于制作制动器、离合器等磨擦片的增强材料。
表2为各种纤维增强环氧树脂复合材料的机械性能比较。
表2 各种纤维增强环氧树脂复合材料的机械性能比较[2]另外,CBF还是碳纤维的低价替代品,具有一系列优异性能。
尤为重要的是,由于它取自天然矿石而无任何添加剂,是目前为止唯一的无环境污染的、不致癌的绿色健康玻璃质纤维产品。
所以玄武岩纤维在复合材料的增强材料领域的使用,已引起广泛的重视并将快速发展。
3.4在电子技术领域的使用CBF具有良好的介电性能。
其含有较多的导电氧化物,是不适合做介电材料的,但是采用某种浸润剂处理纤维表面后,其介电损失角正切比常规玻纤大大降低,它的体积电阻率比E玻璃纤维高1个数量级,所以 CBF非常适合用于耐热介电材料[1]。