玄武岩纤维与玻璃纤维的比较
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玄武岩纤维主要特性及用途简介玄武岩纤维是一种无机非金属纤维,有它独特的性能和应用市场。
玄武岩纤维只有强度高、耐高温、耐久性好、耐腐蚀(耐酸耐碱)、不吸水、介电性能好,防辐射、有一定的吸波和透波等综合性能、性价比也适中的特点。
1.玄武岩纤维的使用温度范围为260~650℃;玻璃纤维为380℃,玄武岩纤维在400℃时,其断裂强度保持在85%;在600℃时,其断裂强度仍能够保持65%。
而且其超低温使用性能很独特。
2.抗拉强度(单丝强度)玄武岩纤维的抗拉强度为3000~4800M pa,与高强S玻纤很相近。
3.耐酸性:玄武岩纤维在饱和Ca(OH)2溶液以及在水泥等碱性介质中耐久性好,能保持高度的稳定性,可代替钢筋用作混凝土建筑结构的增强材料,制作桥梁等大型建筑的结构件。
随着我国玄武岩纤维的批量生产,玄武岩纤维增强水泥再次被业界重视,原来用聚丙烯纤维增强水泥混凝土的部分建材企业积极采用玄武岩纤维增强水泥及其混凝土;另一些建筑结构加固、补强和修复,都取得了较好的效果。
利用玄武岩纤维较高的抗拉强度这一特点,加上它具有与水泥、混凝土的亲和力和耐碱性,在建筑增强领域中的应用具有较大优势和发展潜力。
4.化学稳定性:玄武岩纤维含有的K2O、MgO和TiO2等成分对提高纤维耐化学腐蚀及防水性能起到重要的作用,玄武岩纤维与玻璃纤维在3小时消费者后纤维质量损失的对比情况:在水中玄武岩纤维损失0.002而玻璃纤维则损失0.007;2NNaOH 的溶液里两者分别为0.0275和0.06:在2NHCL中玄武岩纤维仅损失0.022,而E玻璃纤维则损失0.389。
5.热振稳定性玄武岩纤维在200℃下的热振稳定性很好。
采用玄武岩纤维和环氧树脂制成的复合材料在军品和民品上也获得很大的进展,如在喷火口处具有强大的热振冲击力时,玄武岩纤维复合材料也能保持非常好的热振稳定性,加之玄武岩纤维的伸长率高于碳纤维,所以玄武岩纤维还可以制作耐热的复合材料、绝热绝缘复合材料:如仪表盘,电器附件,耐磨高温齿轮、密封件,耐高温衬垫、船舶的绝热材料。
玄武岩纤维替代玻璃纤维用于成型汽车导流罩作者:梁继才龚光耀来源:《科技资讯》2019年第20期摘; 要:玄武岩纤维是一种新型环保的高性能纤维,RTM成型是一种成本低,效率高,生产过程对人体友好的复合材料成型方式。
该文将玄武岩纤维替代玻璃纤维应用于汽车导流罩生产中。
將玄武岩纤维进行改性处理,对比改性玄武岩纤维以及多种纤维在RTM成型导流罩上的应用,对比不同纤维类型及不同纤维织物形式增强的复合材料的力学性能差异,探究铺设方式对制品性能的影响,以及复合材料厚度不同给力学性能带来的差异,综合考量玄武岩纤维在汽车领域的应用前景。
关键词:玄武岩纤维; 复合材料; RTM成型中图分类号:TB332 ; ;文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2019)07(b)-0051-021; 研究背景玄武岩纤维(Basalt Fiber,BF)符合当今的绿色发展理念,是性能优异的硅酸盐纤维,它是由分布广,易获得的玄武岩矿石,加热成熔融状态后通过专门的漏板孔制成的纤维[1-3]。
矿石的主成分是二氧化硅,同时还有部分氧化钙及少量其他金属氧化物存在。
此外,玄武岩纤维的生产过程封闭且较为环保,基本无污染物的排放问题,纤维属于玄武岩矿石物理转变后的存在形式,废弃在自然生态中,也不会对生态产生不好的影响,全程绿色环保[4]。
树脂传递模塑成型(简称RTM)与传统的手糊成型及喷射成型相比,有着生产更高效、制品的尺寸精度更好、表面状况优良、苯乙烯挥发物更少等诸多优势。
该文尝试采用玄武岩纤维(BF)来替代玻璃纤维(GF)毡用于RTM成型制备汽车驾驶室导流罩。
首先对玄武岩纤维进行改性处理,得到改性玄武岩纤维(Modified Basalt Fiber,MBF)。
对比不同纤维及改性前后的玄武岩纤维在RTM成型应用时的优劣表现,探究制品厚度对力学性能的影响。
2; 实验对比2.1 纤维改性及RTM成型工艺介绍玄武岩纤维采用的是平纹布,特点是纤维层数低时具有较好的纵横双向性能稳定性。
玄武岩玻纤玄武岩纤维,是玄武岩石料在1450℃~1500℃熔融后,通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维,强度与高强度S玻璃纤维相当。
纯天然玄武岩纤维的颜色一般为褐色,有些似金色。
玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料,它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后,通过漏板快速拉制而成的。
玄武岩连续纤维不仅强度高,而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。
此外,玄武岩纤维的生产工艺决定了产生的废弃物少,对环境污染小,且产品废弃后可直接在环境中降解,无任何危害,因而是一种名副其实的绿色、环保材料。
我国已把玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维(碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯、玄武岩纤维)之一,实现了工业化生产。
玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。
中文名玄武岩纤维外文名basalt fiber特征强度高耐腐蚀绝缘隔热纤维制品无捻粗纱短切纱布复合材料应用建筑绝缘环保隔热玄武岩纤维表面较光滑,表面能较低,经过表面改性后,其表面增加纳米SiO2粒子,有效地提高纤维表面粗糙度,增加了微生物与载体间的有效接触面积;改性后表面有阳离子的存在,载体表面电位升高,载体表面带正电荷,利用静电吸力促进微生物固定,有利于微生物固定化;改性后表面的活性官能团,增加了载体的表面能,所含有羟基、羰基或羧基等,对微生物在载体表面粘附生长有积极的作用。
通过玄武岩纤维载体表面改性,使其具有良好的亲水性和微生物负载性能,使之能够负载更多的生物量,且长时间保持较高的微生物活性,从而实现更有效通过生物膜法降解水体中污染物。
纤维制品编辑1,玄武岩纤维无捻粗纱,是用多股平行原丝或单股平行原丝在不加捻的状态下并合而成的玄武岩纤维制品,2,玄武岩纤维纺织纱是由多根玄武岩纤维原丝经过加捻和并股而成的纱线,单丝直径一般≤9nm。
玄武岩纤维,纺织纤维的最佳强化材料作者:俊林来源:《中国纤检》2010年第17期玄武岩纤维是一种从玄武岩石中提炼出来的纤维材料,它含有丰富的矿物斜长岩、辉石和橄榄石,其性能类似于碳纤维和玻璃纤维,但其物理化学性能却强于玻璃纤维,其价格低于碳纤维,还具有防火阻燃的功能。
玄武岩纤维拥有的特征与用途玄武岩纤维具有良好的加工性能,用它可以制成多种用途的无纺布及复合织物,还可在化学、风能、交通、航空航天、建筑和海洋领域大显神威。
其原因就在于,它拥有下列属性:机械性强度、化学抗阻、卓越的热效应、良好的隔音效果。
玄武岩纤维材料是一种天然的矿物质,属于火山岩的一种。
作为一种矿物,它拥有各种颜色,灰、黑等。
是一种优良的矿物纤维原材料,含有100%的无机物,纤维兼容性极强,因此它可以与各种纺织纤维搭配,成为纤维材料的添加剂。
这种矿物几乎在世界各国都能找到。
在过去,人们将它用来做建筑材料或修整道路。
但是,却很少有人知道,玄武岩纤维含有100%的连续性纤维,且纤维长度和直径很高,因此它具有很强的坚韧度,易弯曲,成本低廉,透气性好,对环境和健康无害,因此目前被看做最佳的石棉替代物。
但是,玄武岩纤维的功能远不止这些。
其天然的外观色泽可构成最佳的装饰效果。
然而,更让人称奇的是,玄武岩纤维的特点和功能却在于强化其他纺织纤维,经强化后的纺织纤维具有如下特征:高强度、高系数、耐腐、耐高温、工作温度宽广、手感良好等等。
玄武岩纤维的比抗张力(其密度决定其断裂应力)超过钢铁纤维许多倍。
而玄武岩的密度仅超过玻璃5%,其拉伸模量也超过玻璃纤维。
这使玄武岩纤维可成为最佳的复合纺织强化纤维。
不仅如此,它还具有稳定的规格尺寸,因为玄武岩纤维的弯曲度和柔软性不易发生变异,具有良好的抗疲劳性,是世界上具有最好摩擦系数的纤维之一。
由于具有绝缘性,玄武岩纤维还可制作从绝缘仪表板到电路板等广泛的产品,其应用十分广泛。
玄武岩的需求量每年都在上升。
凡是要用玻璃纤维的地方,玄武岩就能加以应用。
玄武岩纤维组成及优异性能金友信【摘要】文章主要概述了玄武岩纤维的优异性质,包括玄武岩纤维的组成及化学耐久性、物理性能、机械力学性能、高温稳定性能等.【期刊名称】《山东纺织科技》【年(卷),期】2010(051)002【总页数】4页(P37-40)【关键词】玄武岩纤维;组成;优异性能【作者】金友信【作者单位】天津工业大学,天津,300160【正文语种】中文【中图分类】TS102.4+1玄武岩连续纤维以纯天然玄武岩矿石为原料,将矿石破碎后加入熔窑中,在1450~1500℃熔融后,制成玄武岩纤维。
玄武岩连续纤维的制备由原料制备工艺、熔制工艺、成型工艺和退解工艺组成。
玄武岩的化学组成一般为:SiO2、A 12O3、CaO、M gO、Fe2O3、FeO、TiO2、K2 O、Na2O 等及少量杂质,其中主要成分为SiO2、A 12 O3、CaO和M gO,次要成分是Fe2O3、FeO、TiO2、K2O、Na2O等。
SiO2是玄武岩所含有的主要氧化物,由它组成的结构骨架有利于纤维的弹性和化学稳定性。
当SiO2含量增高时能提高熔体的粘度,一方面有利于制取长纤维,但另一方面也使原料熔化困难,增加熔体形成纤维的温度。
A 12O3在纤维中也进入结构骨架网络,有利于提高纤维的化学稳定性,当A 12O3含量较少时,可改善熔体的粘度,对制取细纤维有利。
但A 12O3大量提高时,则使熔体的粘度增加,原料熔化变得困难起来,必须提高熔化温度和熔体形成纤维时的温度。
CaO在纤维结构中不利于形成坚固的骨架,因为它是一种弱碱性的氧化物,其作用与酸性的氧化物SiO2、A 12O3相反,能够降低纤维的化学稳定性和熔体的粘度,并有利于原料的熔化和制取细纤维。
M gO按其化学性质来说类似于CaO,也属于碱性氧化物,它对熔体的粘性和纤维网络的影响近似于CaO。
根据实验,往配料中加入M gO时在相当程度上可以替代CaO的影响。
当部分取代时可适当提高纤维的化学耐久性和表面张力并扩大熔体形成纤维时的粘度范围,对制造短纤维的工艺操作有利,但当M gO含量或取代CaO 量较高时则不利于熔体形成纤维并容易产生渣球,M gO含量较高时会增大析晶倾向。
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。
玄武岩纤维与玻璃纤维对汽车摩擦材料性能影响黄四平;于占江;王晓芳;岳建设;赵维;王珊【摘要】The type and content of reinforcing fiber is an indispensable factor to motor vehicle frictonal material.It is used of the glass fiber or basalt fiber as the reinforcing fiber in the homologous formulation.The performance of friction coefficient,impact strength,rockwell hardness were tested in the paper.The results showed that the friction property of basalt fiber in friction material was better than that of glass fiber.%增强纤维种类和含量是影响汽车摩擦材料性能的重要因素,在同源配方中分别采用玄武岩纤维和玻璃纤维,测试了摩擦材料的摩擦系数、冲击强度、洛氏硬度性能.结果表明,质量分数为8%的玄武岩纤维摩擦材料比质量分数为8%的玻璃纤维摩擦材料的洛氏硬度可以提高33.8%,冲击强度提高7.45%,且摩擦性能相对稳定,磨损率低,是制备高性能摩擦材料替代玻璃纤维的优选原料.【期刊名称】《合成材料老化与应用》【年(卷),期】2017(046)003【总页数】6页(P35-39,118)【关键词】汽车摩擦材料;玻璃纤维;玄武岩纤维;摩擦性能【作者】黄四平;于占江;王晓芳;岳建设;赵维;王珊【作者单位】咸阳师范学院化学与化工学院,陕西咸阳712000;咸阳师范学院化学与化工学院,陕西咸阳712000;咸阳师范学院化学与化工学院,陕西咸阳712000;咸阳师范学院化学与化工学院,陕西咸阳712000;咸阳师范学院化学与化工学院,陕西咸阳712000;咸阳师范学院化学与化工学院,陕西咸阳712000【正文语种】中文【中图分类】K878.8增强纤维作为汽车摩擦材料重要组成部分,科研人员在增强纤维的种类方面做了大量研究,传统采用石棉纤维作为增强材料到现代采用玻璃纤维、碳纤维、有机纤维及其改性纤维、混杂纤维等作为增强材料[1],取得了巨大的进步。
玄武岩纤维与玻璃纤维的比较
玄武岩是一种在全世界大多数国家中都能够找到的火山岩。
在很长时间内,玄武岩被用于浇铸工艺,制作建筑用的砖和板。
在工业用途中,用作钢管内衬的浇铸玄武岩显示了极好的耐磨性。
另外,玄武岩被磨碎之后,还可用作混凝土的集料。
玄武岩纤维与玻璃纤维的相似点与不同点
图1 玄武岩纤维布
玄武岩纤维采用与玻璃纤维相似的连续工艺制造。
首先将玄武岩石破碎,经洗清后投人熔窑。
此步工序比玻璃纤维简单,因为玄武岩纤维的组成不如玻璃纤维复杂。
玻璃一般由50%的硅砂与硼、铝氧化物等几种其他矿物制成。
这些原料必须在进人熔窑之前分别称量配料。
与玻璃不一样,玄武岩纤维没有其他原料,只需单一投料。
另一方面,对玄武岩原料纯度和稳定性的直接控制也少。
虽然玄武岩和玻璃都是硅酸盐,但熔融玻璃冷却后形成非晶态固体,而玄武岩则具有晶体结构,其结构随各地理区域熔岩流动的具体条件而异。
图2 玻璃纤维布
经破碎的玄武岩进人熔窑后在1500℃下熔化(玻璃的熔点为140090-160090 )。
与透明的玻璃不同,不透明的玄武岩不
是传输而是吸收红外能。
因此,使用传统玻璃熔窑那样的上方燃烧器来均匀加热玄武岩原料就更困难。
使用上方燃烧器,玄武岩熔体就必须在贮液槽内停留较长时间(几个小时)来达到均匀温度。
因此,玄武岩纤维厂商采用了几种方法来促进均匀加热,包括浸没式电极。
但Technobasalt公司的销售经理称,因质量原因,他的公司宁愿用气熔而不是用电熔,尽管气熔成本高。
最后,该公司采取了两极加热方案,分区采用不同的加热系统。
因为,只有料道部分才需要高精度的温度控制,故在前段加热区可使用更简单的控制系统。
与玻璃纤维一样,玄武岩纤维用铂锗漏板成形。
纤维冷却时施加浸润剂,然后被拉丝机卷绕。
图3 玄武岩纤维纱
由于玄武岩纤维的磨损力比玻璃纤维更强,昂贵的漏板需要频繁的重新加工。
漏板磨损时,圆形漏孔受到不均匀的磨损,对工艺控制造成影响。
如果不及时维修,非圆形的漏孔就会形成直径不一的单丝,使生产的无捻粗纱断裂强度不可预测。
玻璃纤维漏板的使用寿命一般在6个月以上,而玄武岩纤维漏板只能使用3-5个月。
但KemennyVek 公司报告其工艺控制已将漏板寿命延长到6个月。
图4 玻璃纤维纱
上述差别使玄武岩纤维的总生产成本超过E玻璃纤维,但玄武岩纤维的产品在复合材料中的性能明显超过E玻璃纤
维。
在短切原丝毡、无捻粗纱和单向布这些产品中,玄武岩纤维显示了比E玻璃纤维更高的断裂强度和杨氏模量。
比利时Leaven大学复合材料系的Verpoest教授进行了一项对比研究。
他用环氧树脂浸渍E玻璃和玄武岩无捻粗纱,制成单向预浸料,然后压成层压板。
从板切下
135mmxl5mm的试样并测量其厚度,然后进行三点弯曲试验(ISO178)和ILSS试验(IS014130),测试其强度和刚度。
Verpoest报告每一试样的纤维体积分数均为40%,但测得玄武岩纤维试样的强度比E玻璃纤维试样高13.7%,刚度高17.5%,尽管玄武岩试样比E玻璃试样重3.6%。
此外,玄武岩纤维天然抗紫外线和高能量的电磁辐射,在低温下能够保持性能,并具有更好的耐酸性。
另据报告在工人安全性和空气质量方面玄武岩纤维也很优秀。
有关人士指出,由于玄武岩是火山活动的产物,其成纤过程比玻璃纤维更为环保。
纤维加工过程中可能释放的“温室”气体已在数百年前岩浆喷发过程中排放。
再者,玄武岩百分之百惰性,与空气和水均无毒性反应,而且不燃烧,防爆炸。
(摘自中国玻璃网)。