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铝合金可用高强纯玄武岩连续纤维替代?

   日期:2012-02-22     浏览:749    评论:0    
核心提示: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。类似于玻璃纤维,其性能介于高强度S玻璃纤维和无碱E玻璃纤维之间,纯天然玄武岩纤维的颜色一般为褐色,有些似金色。
2月15日,河北通辉科技有限责任公司总经理戴存武兴奋地告诉记者,通辉公司近期成功开发出高强纯玄武岩连续纤维生产工艺。产品经权威检测部门检测,其断裂强度稳定在0.6~0.7N/tex,远高于0.4N/tex的国标。这项突破使我国玄武岩纤维技术步入世界领先行列。

    新工艺遴选出晶质结构均匀、无杂质、纯度高的一种玄武岩矿石作为单一原料。同时矿石所含氧化物酸度、黏度及熔融温度可控,矿石不需粉碎成粉状,也不需化学提纯或除铁,生产出的纤维原纱成丝率提高了10%。有关专家表示,玄武岩纤维断裂强度提高0.01N/tex已属不易,通辉却提高了0.2~0.3N/tex。

    以玄武岩为原料生产的玄武岩连续纤维可以替代钢材、铝合金,应用到消防、环保、航空航天、军工等领域。玄武岩连续纤维研究作为新兴战略产业已列入国家“863”计划,并被列为国家重点发展的高新技术纤维之一。

    戴存武告诉记者,提高玄武岩连续纤维质量,降低成本,拓展特殊应用领域,是他多年来的主攻方向。因玄武岩矿石分布的区域、矿点、层面、部位不同,其基本氧化物属性也存在差异,化学成份波动较大,并非任意玄武岩矿石都能生产出稳定、高性能的原质玄武岩连续纤维。戴存武和助手跑了很多玄武岩分布地,精心遴选出适合生产高强玄武岩纤维矿石,经过一年的反复试验及工艺改进,高强纯玄武岩连续纤维终于问世。目前,由这种纤维制得的产品,已在风力发电、汽车工业、环保、电力等领域试用,既满足了特殊行业的需求,又降低了原料用量,节约了成本。
 

玄武 岩连 续 纤 维外 表 呈 光 滑 的 圆柱 状 , .2 SO 1O 可 0 3 % 。在各 成分 中 ,i 和 A: , 提 高 纤 维  结截面呈 完整 的 圆形 , 构类 似 于 玻 璃纤 维 。玄武  C O和 Mg 的化 学稳 定性 和 熔体 的粘 度 ;a O有 利 于 岩熔化 过程 中无 有 害 气 体排 出 ,纤维 可 自动 降解  从   原 料 的熔 化 , 而 有 利 于 制 取 玄 武 岩 连 续 纤 维 ; 具有 较好 的环保 性 和可持 续性 。成为 土壤 的母质 ,   e eO 使纤维呈古铜色 , FO和 F    也能提 高纤维 的  全世 界 能生 产 这 种 纤 维材 料 的仅 有 乌 迄今 为此 , TO 可   耐 高温 性 ;i, 提高纤 维 熔体 的表 面张力 。 俄 美 加克兰 、 罗 斯 、 国 、 拿大 、中国等少 数几个 国家 的约数 十家 企业 。其 中乌 克兰与 俄 罗斯具有 较 大    2 玄武岩连续 纤维 的物理和化 学性 能   产能 。 . 2 1 强伸 性 能  1 玄 武 岩 连 续 纤 维 的 主 要 成 分  玄 武岩连 续 纤 维具 有 较 高 的拉 伸 强 度 、弹性  模 量和 断裂 伸长 率 。玄 武 岩连续 纤维 与其 他纤维  玄 随产 地 的不 同 , 武 岩 连 续纤 维 各 成 分 含 量  。 的性能 比较 见表 1  其 . /m。~3 0 存在 差 异  , 密 度 约 为 2 6 gc .5   陛能 表 1 玄武岩连续纤维与其他纤维 的- 比较 2 2 热 稳定性  . .5;0   ~ 0   z .6 音 系数 0 1 3 0Hz 9 0H 法 向吸音 系数 0 8  在 5℃下玄 武  玄武 岩连续 纤 维导热 系数 低 , 2 —   . 9 1 0   ~70 0 H .4 0 9 ; 2 0Hz   0   z法 向 吸音 系数 0 7  岩连 续纤 维 的导 热 系 数 仅 为 0 0  (I· 。 .4 W/ 1 K)  T — .9 随着 频率 增加 , 隔音 系数 显  0 9 。 由此 可见 , 其 可 5玄武 岩连 续纤维 为 非 晶态 物 质 , 以在 60℃ 高  用  著 增加 。玄 武岩 连 续 纤 维 隔 音 和 吸音 效 果好 , 而玻璃纤维在相 同条件下的使用温度 温下使用 , 船舶等  玄武岩连续纤维制作 的隔音材料在航空 、 0 不 能超过 4 0 。 由玄武 岩 连续纤 维制 成 的过滤    领域有 着广 阔的前景 。材料 可 以 在 4 0o ~60℃ 温 度 区 间 内 , 压 力  0 C 5 对 . 2 4 电磁 性能 为 25MP 4  a的空 气进 行过 滤 。   玄 武岩 连续 纤维 具有 良好 的介 电性能 。它 的 2 3 声 绝缘性  . 玄武岩  体积电阻率 比玻璃纤维要高一个数量级 ; 玄武 岩超 细纤 维 材料 直 径 1 m ~3 m,     密  0 中含有质量分数不到 2 %的导 电氧化物 , 经专 门  度 1 g1 , 5k/ I 厚度 3  T  0mm, 材料 与绝 缘板 间距 10 0  浸润剂 处理 的玄 武岩 连续 纤维 的介 质损失 角正 切  mm 时测 得 的隔 音 特 性 :0   z~ 0   法 向吸  1 0 H 2 0 Hz 0 可 值 比玻 璃纤 维低 5 % , 用 于 制造 新 型耐 热 介 电 第3 6卷 第 1 期  1 棉 纺 织 技 术   0 8年 1 月  20 1 o l t   x i  e h oo y Cotn Te te T c n lg  材料 。玄武 岩 连续纤 维具 有 比玻璃 纤 维高 的 电绝  维混 凝 土 可 使 用 7 0 0年 ~10年 。用 玄 武 岩 连 续 缘性 和对 电磁 波 的高透 过性 。 由玄武 岩连 续纤 维    纤维 增强 水泥 基 复 合 材 料还 可 降低 制 品 的成 本 。制 造 高压 电绝缘 材料 、 天线 整流  低压 的电器装 置 、 弹性模量 、 由于玄武岩连续纤维具有较高的强度 、  罩 以及 雷达 无线 电装 置 的前景 十分 广 阔 。   其在水泥基复  耐高温和优 良的耐化学腐蚀性能 ,2 5 化 学稳 定性  .   合 材料 中有 广 阔 的应 用 前景 。 酸、 化学稳定性是指纤维抵抗水 、 碱等介质侵  . 3 2 过滤 材料 蚀 的能力 。通 常 以受介 质 侵蚀前 后 的质 量损失 和  玄武岩 连续 纤维 可 作为 化学 工业 中的净化过 强度 损失 来 度 量 。玄 武 岩 连续 纤 维 在 酸 、 性 溶  碱 i Abre 公 滤 材料 。加 拿 大 亚伯 力 ( lar ) 司将 玄 武岩 液 中具有 很好 的化 学稳 定性 。玄 武 岩连续 纤 维 的  连续 纤 维用 作过 滤针 刺 毡 的基 布 已有很 多 年 的历 耐酸 性 和耐碱 性均 比铝 硼硅 酸盐 纤维 好 。玄武 岩  史 了 。俄 罗斯 与 乌克 兰用 玄武 岩 连续纤 维制 成 的  吸连续 纤维 的 吸 湿性 极 低 , 湿 能力 只有 0 2 一 .%   , 过滤 布 能在 高温 条 件 下 工作 J此 过 滤 布 用在 耐  . % 而且 吸 湿 能力 不 随 时 间变 化 , 就 保 证 了 03 , 这 在 碱性 介质 过滤 中 比玻 璃纤 维使 用 寿命 长 , 过 滤  长它在 使用过 程 中的热 稳 定 性 、 寿 命 和 环 境 协 调  已 熔融 铝上 使 用 效 率 也很 显 著 。 目前 , 有用 玄 武 性 。玄 武 岩 连 续 纤 维 的 耐 水 性 远 远 优 于 玻 璃 纤  其   岩连 续纤 维与 植 物 纤 维 复合 开发 过 滤 材 料 , 目维  的之 一便 是利 用可 天然 降解 的原 料 开发 出性 能优  从 实 零 良的绿 色 复合 材料 , 源 头 控 制 污染 , 现 “ 排   3 玄武岩连续 纤维复合材料的应用  。 放 ”  . 3 3 结构 复合材 料增 强纤维 3 1 土 工和 建筑材 料  . 以玄武 岩连 续纤 维 为增强 纤 维制造 的复合材  .. 涂3 1 1 土 工 织 物 、 层 织 物  炼 天 石 料 管材 可 用 于 石 油开 采 、 油 、 然 气 化工 、 油  玄武 岩连 续纤 维编 织物 和无 捻粗 纱制 成 的土  可 化 工等 工业 管道 , 大 幅度 减 少 检 修 期 和 避免 断 工织 物 ( 工格 栅 、 土 土工 布 等 ) 用来 加 固堤 坝 和  可 特别对 于腐蚀性液体 和气体的输送管道有更  裂; 可增强高速公路和立交桥的地基 ,水 电站水坝 , 用  飞 好 的使用 效 果 和性 价 比。此外 , 机 机体 部 件 和  酸 碱 盐类介质作用 的建筑结 在经常被高湿度 、 、 、 船体的结构材料、 装饰件 、 车厢材料、 汽车保险杠 、   龟裂等质量 构 中能有效地防止建筑物发生裂缝 、 篷盖隔热材料 等也可 以用玄 武岩连续纤 维来 制  T E或 硅橡 问题 。玄武 岩连续 纤 维织 物 经 涂 覆 P F 采 作 , 用多 轴 向缝 编 方 法 制 作 的 玄武 岩 连 续 纤 维  具 高 耐 胶 后是 良好 的建 筑 结 构 材料 , 有 轻 质 、 强 、 织 物 可用 于风力 发 电机 叶片 的制 造 。俄 罗斯 生产  透光等优点 ,高温、 机场候  适合于建造体育场馆 、 的玄武岩连续纤维压力管 , 其物理及机械性能极   机厅 等大 型建 筑物 。 佳, 便 而且 这种 管材 可 制成很 多 复杂 的形 状 , 于管  ..3 1 2 水泥基 复合 材料    子 的连 接和 拆卸 。 玄武 岩 连 续 纤 维 可 用 来 代 替 钢 筋 增 强 混 凝  以玄武 岩连续 纤 维为增 强 材料 制成 的各 种性 土 。钢筋 增强混 凝 土板是 一 种在路 桥 建筑 中普 遍  在 火箭 、 能优 异 的复合 材料 , 宇宙 飞船 、 战斗  导弹 、使用的混凝土制品。钢筋长期在水泥中容易产生  核 军 坦 机 、 潜 艇 、 舰 、 克 等 武器 装 备 的 国防军 工 领  0世锈蚀造 成建 筑结 构 的破坏 。国外 于 2 纪 90年  域及航 空 航天 领域 也有 广泛 的应 用 。它 可 以促 进  。代开始 推 广 用 玻 璃 纤 维 增 强 筋 来 替 代 钢 筋 〕  增 可  军 队武 器装 备 的升 级换 代 , 强 军 队的战 斗力 ,研究表明, 玻璃纤维的拉伸强度高于钢筋 , 受水泥  在 某些 领域 替代 碳 纤 维 ,降低 武 器 装 备 的制 造 成  尤的侵蚀远 远低 于 钢 筋 , 其 是 对 于 直 接暴 露 在 易   。 本〔   海 桥遭受 海 水 、 风影 响 的沿 海地 区 的建 筑 、 梁 、 公  . 3 4 其 他用 途 路、 更能体现优于钢筋的特性 。而玄武岩  停车场 , 无 绝  玄 武岩 连续 纤维 具有 不燃 性 、 毒 气排 出 、 拉连续 纤维 .

玄武岩纤维与碳纤维芳纶、超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)等高技术纤维相比,除了具有高技术纤维高强度、高模量的特点外,玄武岩纤维还具有耐高温性佳、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、过滤性好、抗压缩强度和剪切强度高、适应于各种环境下使用等优异性能,且性价比好,是一种纯天然的无机非金属材料,也是一种可以满足国民经济基础产业发展需求的新的基础材料和高技术纤维。
 
  玄武岩纤维及其复合材料可以较好地满足国防建设、交通运输、建筑、石油化工、环保、电子、航空、航天等领域结构材料的需求,对国防建设、重大工程和产业结构升级具有重要的推动作用。它既是21世纪符合生态环境要求的绿色材料,又是一个在世界高技术纤维行业中可持续发展的有竞争力的新材料产业。尤其是我国已经拥有自主知识产权玄武岩纤维制造技术及工艺,并且以“后来居上”的后发展优势达到了国际领先水平,因此,大力发展玄武岩纤维及其复合材料产业无疑具有重要的意义。
 
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