拉丝
作为一种非晶态无机硅酸盐物质,玄武岩纤维的生产属期短、工艺简洁,没有工业废水、废气产生,而且附加值高,被誉为21世纪“绿色新材料”。又因为其颜色为金褐色,所以生产玄武岩纤维的过程,被人们称之为“点石成金”。
玄武岩纤维优异的性能
纯天然的连续玄武岩纤维颜色似金色,外观呈光滑的圆柱体,其截面呈完整的圆形。玄武岩纤维的密度较高,硬度很高,因而具有优异的耐磨、抗拉增强性能。玄武岩纤维为非晶态物质,使用温度一般在-269~700℃(软化点为960℃),耐酸耐碱,抗紫外线性能强、吸湿性低、有较好的耐环境性能。此外,还有较好的绝缘性,高温过滤性、抗辐射和良好的透波性、热振稳定性、环保洁净性以及其结构性能与结构质量的比值优良等优点。
①原料充足
玄武岩纤维是由玄武岩矿石熔融后拉丝制成,而玄武岩矿石在地球和月球上的储量都相当可观,从原料成本来看相对比较低。
②环保型材料
玄武岩矿石是一种天然的材料,其生产过程中无硼或其它碱金属氧化物排出,因此其烟尘中无有害物质析出,对大气不会造成污染。而且产品的寿命长,因此是一种低成本、高性能、洁净程度理想的新型绿色主动环保材料。
③耐高温耐水性
连续玄武岩纤维的工作温度范围一般为一269~700℃(软化点为960℃),而玻璃纤维为一60~450℃,碳纤维最高使用温度也只能达500℃。特别是玄武岩纤维在600℃工作时,其断后强度仍能保持80%的原始强度;在860℃下工作而不会出现收缩,即使耐温性优良的矿棉此时断后强度也只能保持在50%-60 %,玻璃棉则完全破坏。而碳纤维约在300℃就有CO和CO2产生。玄武岩纤维在70℃热水作用下能够保持较高的强度,玄武岩纤维在1200 h后才可能失去部分强度 。
④良好的化学稳定性和耐腐蚀性
连续玄武岩纤维中含有K2O、MgO)和TiO2等成分,而这些成分对提高纤维耐化学腐蚀及防水性能极为有利,起相当重要作用。它与玻璃纤维的化学稳定性相比更显优势,特别是在碱性和酸性介质中更加明显玄武岩纤维在饱和的Ca(OH)2溶液和水泥等碱性介质中还能保持更高的抗碱液腐蚀性能。
⑤高的弹性模量和抗拉强度
玄武岩纤维的弹性模量为:9100 kg/mm——11000 kg/mm,高于无碱玻纤、石棉、芳纶纤维、聚丙稀纤维和硅纤维。玄武岩纤维的抗拉强度为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,与S玻璃纤维相当。玄武岩纤维的密度有2.65-3. 00 g/cm3,硬度很高,为莫氏硬度5-9度,因而它具有优异的耐磨、抗拉增强性能。它的力学强度远远超过天然纤维和合成纤维,所以它是一种理想的增强材料,其优异的力学性能位于高性能四大纤维前列。
⑥出众的隔音性能
连续玄武岩纤维具有优异的隔音、吸声性能,从该纤维在不同音频下的吸声系数就能得知,随着频率的增加,它的吸声系数显著增加。如选用直径为1-3μm玄武岩纤维制成的(密度为15 kg/m3,厚度为30mm)吸音材料,在音频为100~300 Hz,400~900 Hz和1200~7 000 HZ条件下,该纤维材料的吸声系数分别为0. 05~0.15 , 0. 22~0. 75和0.85~0.93。
⑦突出的介电性能
连续玄武岩纤维的体积电阻率比E玻璃纤维高出一个数量级,具有很好的介电性能。虽然玄武岩矿石中含有质量分数近0.2的导电氧化物,但采用特殊的浸润剂专门表面处理后,该玄武岩纤维介电耗角正切比玻璃纤维低50%,纤维的体积电阻率也高于玻璃纤维
⑧天然的硅酸盐相溶性
与水泥、混凝土的分散性好,结合力强,热胀冷缩系数一致,耐候性好。
⑨较低的吸湿性
玄武岩纤维的吸湿性低于0.1%,低于芳纶纤维、岩棉和石棉。
⑩较低的热传导系数
玄武岩纤维的热传导系数为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。
玄武岩纤维与其他纤维相比较,在许多方面都具有优异的性能,
玄武岩纤维的应用