[討論]玄武巖纖維

hellen · 發(fā)表于 2005-2-13 12:09:08

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>玄武巖纖維及其復合材料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(xù)纖維，并以玄武巖纖維為增強體制成的新型復合材料。玄武巖纖維的特點：1、耐高溫（使用溫度范圍為-269—900℃）、隔音、隔熱、抗振動、耐酸堿，使用壽命長；2、對生態(tài)無害，阻燃性和防爆性好；3、具有較強的化學惰性，無論在空氣中還是在化學介質(zhì)中都十分穩(wěn)定；4、玄武巖纖維與玻璃纖維和碳纖維相比投資成本更低廉，且產(chǎn)品附加值高，原材料利用率高（可達90%以上）。5、玄武巖材料可廣泛用于國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域目前只有俄羅斯、烏克蘭等少數(shù)幾個國家掌握了玄武巖連續(xù)纖維的生產(chǎn)技術(shù)，其每年生產(chǎn)的數(shù)量尚不能滿足1％的市場需求。而我國玄武巖礦床儲量豐富，具有生產(chǎn)成本較低等競爭優(yōu)勢。因此，玄武巖連續(xù)纖維開發(fā)應用的市場發(fā)展前景誘人。<

>“玄武巖連續(xù)纖維及其復合材料”屬于中國和俄羅斯政府間科技合作項目，聚集了一批來自莫斯科、上海和深圳的專家以玄武巖以熔融、拉絲自動化控制技術(shù)為創(chuàng)新點，以低成本、大規(guī)模生產(chǎn)為產(chǎn)業(yè)化特征，用3-5年的時間，在生產(chǎn)總量和技術(shù)先進程度等方面則可達到國際領(lǐng)先水平。連續(xù)玄武巖纖維（以個簡稱生武巖纖維）與玻璃纖維和其他無機非金屬纖維一樣，是做復合材料的一種新型優(yōu)質(zhì)增強材料。玄武巖纖維是用單一的玄武巖礦石為原料制造出來的。表1是玄武巖纖維與幾種玻璃纖維成分的比較。玄武巖纖維的熔化和拉絲過程與玻璃纖維相比，省立了多種原料配料過程，熔化池窯與玻纖池窯類似，但由于玄武巖含F(xiàn)eO和Fe2O3達10％以上，黑度系數(shù)接近0.9，透熱性差，又屬于塊狀堆積熔化工藝，所以池爐比較淺，熔池面積比破纖的小。同時玄武巖熔化過程中沒有硼和其他堿金屬氧化物析出，池墻受侵蝕較小，在池爐排放的煙塵中基本無有害物質(zhì)，所以整個生產(chǎn)過程中環(huán)保狀況更好。 玄武巖纖維于1953-1954年在莫斯科玻璃和牽料研究院開發(fā)出來。第一臺工業(yè)化生產(chǎn)爐于1985年在烏克蘭纖維實驗室（TZI）建成投產(chǎn)，采用200孔漏板、組合爐拉絲工藝。發(fā)展情況是：第一代是池窯拉絲工藝。在2002年以前，前蘇聯(lián)每年大約有500噸連續(xù)玄武巖纖維產(chǎn)品，主要用于軍拉絲爐及機器設(shè)備。他們年產(chǎn)260噸的生產(chǎn)工藝和技術(shù)在烏克蘭已有近20年的生產(chǎn)歷史，但從末介紹給中國參觀者。玄武巖纖維池爐生產(chǎn)技術(shù)有非常關(guān)鍵的不同之處和特殊的熔制工藝。由于玄武巖中含有高達10%以上的FeO和Fe2O3，所以玄武巖礦源選擇十分嚴格，在熔制過程中黑色和熔體和窯爐的氧化還原氣氛都必須嚴格控制。前爐通路短，熔液快速流過，采用鉑金管分流器，加熱式管狀流液洞，同時采用了中心取液法，配合較小的漏板，很短的漏咀和熱風式絲根冷卻器等一系列專有技術(shù)和技術(shù)決竊，使拉絲作業(yè)穩(wěn)定。礦石原料與纖維的成品率之比高達1.1:1。除此之外，拉絲機、單絲涂油器、浸潤劑技術(shù)、污水處理與回收利用，原絲的干燥、加工技術(shù)與設(shè)備基本上與玻璃纖維相同?，F(xiàn)今前蘇聯(lián)諸國家的玄武巖纖維池窯已發(fā)展到年產(chǎn)700噸規(guī)模，使用400孔。美國玄武巖纖維池窯現(xiàn)已發(fā)展到1000-1500噸規(guī)模，使用800孔漏板拉絲技術(shù)。 表1 玄武巖纖維與C玻璃纖維、E玻璃纖維、S玻璃纖維成分比較 化學成分玄武巖纖維（wt%）玄武巖纖維（烏克蘭）（wt%） C玻璃纖維（wt%） E玻璃纖維（wt%） S玻璃纖維（wt%）
SiO2 51.6 52.43 65.7-67.7 52.0-53.4 65.0
Al2O3 14.6-18.3 18.33 　 13.5-14.5 25.0
B2O3 　　 5.4-6.4 8.0-9.0 　
CaO 5.9-9.4 7.68 3.5-4.5 18.5-19.5 　
MgO 3.0-5.3 4.04 3.6-4.4 3.6-4.4 10.0
Na2O+K2O 3.6-5.2 3.95 13-14 0-1 　
TiO2 0.8-2.25 1.19 　 0-0.5 　
Fe2O3+FeO 9.0-14.0 10.53 　 0-0.6 痕量
F2 　　　 0-0.5 　
其他 0.09-0.13 　　　 玄武巖纖維產(chǎn)品的性能與應用狀況
1、玄武巖纖維的化學性能
眾所周知，地殼山為成巖，沉積巖和變質(zhì)巖組成。玄武巖屬于火成巖中的一種?；鸪蓭r是地下巖漿噴出地表冷凝后形成的巖石?；鸪蓭r中含SiO2大于65%的為酸性巖，如花崗石；含SiO2小于52%的稱為基性巖，如玄武巖。在兩者之間的為中性巖，如安山巖。玄武巖成分中SiO2含量在44-52%之間者居多，Al2O3含量在12-18%之間，F(xiàn)eO和Fe2O3含量在9-14%之間。從表1中看出玄武巖屬于難熔礦物原料，熔化溫度在1500°C之上。含鐵量高，使纖維呈古銅色，其中含有的K2O、MgO和TiO2等成份，對提高纖維防水，耐腐蝕性能起了重要的作用。玄武巖是火成巖中的細粒巖，密度大。從表2看出火山衍生物結(jié)構(gòu)的玄武巖比沉積巖中的頁巖、砂巖和變質(zhì)巖中的石英的楊氏模量都要高，這使玄武巖纖維具有耐溫、抗拉強度好、彈性模量高等性能。2、玄武巖纖維的物理性能
玄武巖纖維及其制品具有優(yōu)良的物理性能（表6），由表可見，玄武巖纖維的拉伸強度與無堿玻纖相當，在彈性模量上高于無堿玻纖1.5倍，和S玻纖相當。在使用溫度上高于無堿玻纖、S玻纖和碳纖維。玄武巖纖維屬于一級水解，在耐酸與抗蒸汽穩(wěn)定方面優(yōu)于礦物纖維與玻璃纖維。 3、玄武巖纖維的主要產(chǎn)品
烏克蘭：BC9-0-50-A76（注：9μm 50tex 176耦聯(lián)劑）
 BC9-0-150-A76（注：9μm 150tex 176耦聯(lián)劑）
 BC9-0-3000-A79（注：9μm 300tex 176耦聯(lián)劑）
 BC9-0-2640-A79（注：9μm 2640tex 176耦聯(lián)劑）
俄羅斯：RU-2640tex 撫捻粗紗直徑12-15μm
 布： RU-180g/m2 寬1000±2mm 厚0.19±0.025mm
 帶：RU-7g/m2 寬20±1mm 厚0.35±0.02mm
美國：BCF-2400無捻粗紗
 BCF短切纖維：直徑：12-17μm
 長度：1\";1/2\";3/4\";7/8\";3mm;2mm 4、玄武巖纖維產(chǎn)品用于高壓纏繞管道
表7 是俄羅斯用玄武纖維纏繞壓力管的各項指標。據(jù)俄羅斯介紹，玄武巖纖維用在壓力管上可以使產(chǎn)品的物理及機械性能達到最佳化，而且這種管材可制成凸緣狀、螺紋狀或元錐狀，使管子的連接既可*，又可拆卸。
表6 玄武巖連續(xù)纖維與其他纖維物理性能的比較 
性能 E-玻纖 Advantex S-玻纖玄武巖纖維（烏克蘭）玄武巖纖維（加拿大） Kevlar49 碳纖維HS
密度（g/cm3） 2.55-2.62 2.62 2.46-2.49 2.65-3.05 2.8 1.44 1.78
拉伸強度（MPa） 3100-3800 3100-3800 4590-4830 3000-3500 4840 2758-3034 2500-3500
彈性模量（Gpa） 76-78 80-81 88-91 79.3-93.1 89 124-131 230-240
斷裂伸長率（%） 4.7 4.6 5.6 3.2 3.1 2.3 　
線膨脹率（20-300ºC/ºC×10-6） 5.4 6 2.9 6.5 8.0 　　
軟化點（η=107.6dPaS)/ºC 850 916 1056 960 　　　
成纖溫度（ºC） 1200 　　 1340 　　　
最高使用溫度（ºC） 350 　 300 650 650 250 500 表7 玄武巖纖維壓力管最大設(shè)計壓力參數(shù)（俄羅斯） 
管子直徑（mm）管壁厚度（mm）質(zhì)量Kg/延長米最大壓力（MPa）
25 4 1,475 56,5
50 4 2,95 28,2
75 4 4,325 18,8
100 4 5,9 14,1
150 4 8,85 9,5
200 4 11,8 7,0
250 4 14,75 5,6
300 4 26,7 12,6
400 6 35,7 9,5
500 6 84,2 7,6
600 6 53,5 6,3
700 8 83,0 9,1
800 8 94,5 8,0
900 8 106,0 7,0
1000 10 147,5 9,0
1200 10 177,0 7,5
1400 12 248,0 8,4
1600 12 289,0 7,3
1800 14 371,0 8,0
2000 14 413,0 7,2

hellen · 發(fā)表于 2005-2-16 08:46:21

發(fā)的貼子有歸納，但有重復之嫌，不好意思啦......[em04]

hellen · 發(fā)表于 2005-2-18 14:05:30

[轉(zhuǎn)貼] 玄武巖纖維相比玻纖，有一定的優(yōu)越性，如： 1、“玄纖”工作溫度-200-700℃，玻纖-60-460℃； 2、“玄纖”玻璃化溫度1050℃，玻纖為600℃； 3、加熱到400℃后，“玄纖”拉伸強度保持率82%，玻纖僅為52%； 4、彈性模量：“玄纖”為9100-11000kg/mm2, 玻纖至多7200 kg/mm2?！靶w”模量高于玻纖，低于碳纖。因為玻璃鋼缺點之一是模量低，采用“玄纖”作為增強材料，可提高FRP剛度，這點尤有意義。 5、無浸潤劑的纖維在幾種煮沸的介質(zhì)中煮3小時后的重量損失： 
“玄纖”
玻纖

H2O
0.2%
0.7%

2N NaOH
6.0%
6.0%

2N HCl
2.2%
38.2%“玄纖”無捻粗紗直徑10-17微米，2000tex， 2.5-3美元/公斤，用于纖維纏繞工藝。短切纖維用作FRP的填充料。<

>

biyebo · 發(fā)表于 2005-8-7 14:27:08

以下是引用bachelor在2005-1-5 14:31:16的發(fā)言：
現(xiàn)在上海有人在做這種纖維了,好象大部分都供應到纏繞上去了,我們買了點樣品還沒來的及試.

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>上海俄金吧？我試過其耐溫性，可能是我的測試環(huán)境跟他們要求的不一樣，并沒有他們資料說的那么高，只有500度不到。

楊余章 · 發(fā)表于 2005-9-21 14:49:04

[em07][em02]

楊余章 · 發(fā)表于 2005-9-21 14:52:32

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>[em02][em03]<

>你好！<

>請問： 2.5-3美元/公斤這樣的玄纖，國內(nèi)有銷售嗎？

楊余章 · 發(fā)表于 2005-9-21 14:58:35

[em02][em02][em02][em02][em04]

hellen · 發(fā)表于 2005-9-21 16:23:09

020-52281369

bachelor · 發(fā)表于 2005-10-26 01:13:37

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>hellen 姐真的是博聞啊

hellen · 發(fā)表于 2005-10-26 09:31:55

[em04]