连续玄武岩纤维在军工及民用领域的应用(摘要)VIP免费

1横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司2富阳特种纤维应用研究所摘要：对连续玄武岩纤维及其优异性能作了简介，重点介绍其在军工及民用领域的重要应用，以及在我国发展的展望，提出了连续玄武岩纤维“发源在苏联、发展在中国”以及“连续玄武岩纤维将改变世界先进材料的格局”等新颖观点。前言连续玄武岩纤维（ContinuousBasaltFibre简称CBF）是前苏联经过了30多年的研究开发而发明的高科技纤维。由于它性能优异、性价比好，应用领域广泛，极具发展前景，尤其是最近几年，中国也有了CBF的批量生产。因此，我们现在开展对CBF的研讨活动是非常有现实意义的。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。它与碳纤维、芳纶、超高相对分子质量聚乙烯纤维（UHMWPE）等其它高科技纤维相比，具有很多独特的优点，如力学性能佳，耐高温性{TodayHot}能好，可在-269～700℃范围内连续工作，耐酸耐碱，抗紫外线性能强，吸湿性低，有更好的耐环境性能，此外，还有绝缘性能好，高温过滤性佳、抗辐射、良好的透波性能等优点。以CBF为增强体可制成各种性能优异的复合材料，可广泛应用于消防、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。近几年来，由于CBF良好的综合性能和性价比，越来越被材料界和用户看好。1CBF的优异性能众所周知，在高技术纤维和其它纤维中没有一种纤维的性能或功能是可以“包打天下”的，每一种纤维都有它独特的性能和应用的市场。而CBF具有综合性能好、性价比好的产品特点。这是其它纤维所难以比拟的，堪称是21世纪无污染的“绿色工业材料”。1.1突出的耐温性能CBF的使用温度范围为：-269～700℃（软化点为960℃），而玻璃纤维为-60～450℃。CBF在400℃下工作时，其断后强度能够保持85%；在600℃下工作时，其断后强度仍能够保持80%的原始强度；如果CBF预先在780～820℃下进行处理，还能在860℃下工作而不会出现收缩，而即使耐温性优良的矿棉此时也只能保持50%～60%的强度，玻璃棉则完全破坏。碳纤维的抗氧化性较差，在300℃有CO和CO2产生；间位芳纶最高使用温度也只有250℃。1.2突出的抗拉强度CBF的抗拉强度为3800～4800Mpa，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。CBF和其它纤维的主要性能比较详见表1。表1CBF主要性能及和其它纤维的对比纤维类型密度/（g·㎝-3）抗拉强度/MPa弹性模量/GPa{HotTag}断后伸长率/%最高工作温度/℃CBF2.803000～484079.3～93.13.1650E-玻璃纤维2.543100～380072.5～75.54.7380S-玻璃纤维2.54～2.574020～465083～865.3300碳纤维1.783500～6000230～6001.5～2.0500芳纶1.452900～340070～1402.8～3.62501.3与硅酸盐的天然相容性以同属硅酸盐的火山喷出岩为原料制成的CBF，耐酸碱性强。试验发现，CBF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。利用CBF较高的抗拉强度和抗剪切强度这一特性，加上CBF具有天然的与水泥、混凝土的亲和力和耐碱性，在建筑增强领域的应用已显示出它独特的优势和发展潜力。1.4突出的化学稳定性CBF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。CBF与E玻璃纤维在3h沸煮后纤维质量分数损失的对比情况：在水中CBF损失0.002，而E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2NHCI中CBF仅损失0.022，而E玻璃纤维则损失0.389。CBF的耐酸性超过了一般用作耐酸玻璃增强材料的ECR玻璃纤维。1.5显著的抗热振稳定性CBF在500℃下的抗热振稳定性仍然不变，原始质量分数损失不到0.02；900℃时也仅损失0.03。1.6良好的介电性能CBF还具有良好的介电性能。它的体积电阻率比E玻璃纤维高一个数量级；玄武岩中含有质量分数不到0.2的导电氧化物。导电氧化物纤维过去并没有用于制备绝缘材料，但经过用专门浸润剂处理的CBF，其介电损失角正切比玻璃纤维低50%，可用于制造新型耐热介电材料。1.7优良的透波性能和一定的...