玄武巖纖維的發(fā)展及其應(yīng)用
針對國內(nèi)外市場對生態(tài)環(huán)境保護措施的要求越來越嚴(yán)格與迫切，同時為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的國際貿(mào)易，對無污染的綠色環(huán)保型纖維開發(fā)的速度進一步加快。玄武巖系火山噴發(fā)地表后的產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)致密，并含有玻璃質(zhì)，產(chǎn)地不同，成分略有不同。玄武巖纖維熔化過程中沒有硼和其它堿金屬氧化物排出，使玄武巖纖維的制造過程對環(huán)境無害，無工業(yè)垃圾，不向大氣排放有害氣體，且玄武巖纖維分解后即為土壤母質(zhì)，能自然降解，對環(huán)境不會造成二次污染。因此，玄武巖纖維是21世紀(jì)的一種新型環(huán)保材料，成為目前研究的熱點。我國玄武巖礦石分布廣泛，且具有較好的質(zhì)量，為生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的玄武巖纖維提供了較為豐富的原料。玄武巖纖維同時兼?zhèn)湓S多纖維無法具有的優(yōu)異性能，同時世界各國也對玄武巖礦石能生產(chǎn)出玄武巖纖維表現(xiàn)出濃厚的興趣，因此，對玄武巖纖維的研究具有重要意義。
玄武巖纖維的歷史及現(xiàn)狀的研究
國外玄武巖纖維的研究及其發(fā)展
據(jù)初步了解，現(xiàn)在復(fù)材云集200 750 t級玄武巖纖維生產(chǎn)線在俄羅斯有6條、格魯吉亞有2條、烏克蘭有1條，其產(chǎn)品在獨聯(lián)體各國已成功應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，并大量出口到西方國家。后來，他們又向比利時、加拿大和印度等國轉(zhuǎn)讓過技術(shù)，加拿大最近已建了1條線。
我國玄武巖纖維的發(fā)展
我國玄武巖分布很廣，因此具有穩(wěn)定的原料來源。我國對于玄武巖纖維的研究始于2O世紀(jì)7O年代起，當(dāng)時國家建筑材料科學(xué)院和南京玻璃纖維研究設(shè)計所曾先后進行相應(yīng)的的研究，但沒獲得成功。近年來，玄武巖纖維在我國發(fā)展較為迅速，我國成為擁有世界上最領(lǐng)先的玄武巖纖維生產(chǎn)技術(shù)的幾個國家之一，多家研究機構(gòu)相繼發(fā)表了許多研究成果。2002年，我國將連續(xù)玄武巖纖維及其復(fù)合材料列入國家863計劃。目前該項目正成為各地發(fā)展高技術(shù)材料熱門選擇的對象。十五期間，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的863計劃成果為玄武巖纖維項目的產(chǎn)業(yè)化奠定了堅實的基礎(chǔ)。
玄武巖纖維的特性
武巖纖維被科學(xué)家譽為21世紀(jì)的一種新材料，其性能優(yōu)異，替代性強，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。玄武巖中含有的不同組分會賦予纖維特定的性能。SiO的含量增加有利于提高纖維的彈性；SiO2、Al2O。、TiO 、MnO和CrO。的含量增加可提高纖維的化學(xué)穩(wěn)定性；SiO 、A1O。、TiO2含量增加時，可提高熔體的粘度，有利于制取長纖維；CaO、MgO的含量增加有利于原料的熔化和制取細(xì)纖維；在原料配方中大量引入Fe2O3(礦石)后可提高纖維的使用溫度。
純天然的玄武巖纖維顏色似金色，外觀呈光滑的圓柱體，其截面呈完整的圓形。玄武巖纖維的密度較高復(fù)材云集(2．65～3．O0 g／cm。)，硬度很高(莫氏硬度5～9度)，因而它具有優(yōu)異的耐磨、抗拉增強性能。玄武巖纖維為非晶態(tài)物質(zhì)，使用溫度一般在一269～7OO℃(軟化點為960℃)，耐酸耐堿，抗紫外線性能強、吸濕性低、高的力學(xué)強度，有更好的耐環(huán)境性能，此外，還有絕緣性能好，高溫過濾性佳、抗輻射、良好的透波性能、良好的熱振穩(wěn)定性、環(huán)保潔凈性和結(jié)構(gòu)性能與結(jié)構(gòu)質(zhì)量的比值優(yōu)良等優(yōu)點。
玄武巖纖維的應(yīng)用
玄武巖纖維在國防軍工領(lǐng)域方面的應(yīng)用玄武巖纖維是續(xù)碳纖維、芳綸、超高相對分子質(zhì)量聚乙烯纖維之后的第四大高技術(shù)纖維。它是21世紀(jì)在國防軍工領(lǐng)域有著非常重要應(yīng)用的一種高技術(shù)纖維，是體現(xiàn)國防科技戰(zhàn)略布局的一種新材料。玄武巖纖維為增強體可制成各種性能優(yōu)異的復(fù)合材料，在航空航天、火箭、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機、核潛艇、軍艦、坦克等武器裝備的國防軍工領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。它可以促進軍隊武器裝備的升級換代，增強軍隊的戰(zhàn)斗力；可在某些領(lǐng)域替代碳纖維，節(jié)約相關(guān)武器裝備的制造成本；可形成新的軍民兩用技術(shù)。寓軍于民，有力地推動我國未來這一重大高科技產(chǎn)業(yè)的形成。因此，開展玄武巖纖維在國防軍工領(lǐng)域的應(yīng)用研究有著十分重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義。復(fù)材云集
玄武巖纖維在土木建筑領(lǐng)域的應(yīng)用玄武巖纖維抗拉強度高，同時耐酸又耐堿，與混凝土有著基本相同的成分，密度也接近，所以玄武巖纖維的相容性和分散性好于其他增強纖維，可用來替代鋼筋作混凝土建筑結(jié)構(gòu)的增強材料，不僅能提高建筑物強度，還能大大延長建筑物的使用壽命。它能從根本上大副度地提高建筑質(zhì)量，增強抗震加固、抗沖性、防火安全性、吸音、消音和保暖節(jié)能效果。同時也能作為建設(shè)堤壩和灌溉工程用增強材料以及港口碼頭建設(shè)的增強材料。用玄武巖連續(xù)纖維編織物和無捻粗紗制成的土工材料，可用來加固堤壩、水電站水壩、高速公路和立交橋等。
玄武巖纖維在消防防彈方面的應(yīng)用
玄武巖纖維用于防火服正處于起步階段，由于其本身的特殊性能，用于防火服領(lǐng)域有較大的優(yōu)勢。玄武巖纖維是無機纖維，具有不燃性、耐溫性(-269～700℃)、無有毒氣體排出、絕熱性好、無熔融或滴落、強度高、無熱收縮現(xiàn)象等優(yōu)點。缺點是密度較芳綸大，穿著的舒適感不如芳綸防火服。如果玄武巖纖維與其它纖維混紡可制成阻燃面料，用于部隊的相關(guān)裝備顯然是有明顯優(yōu)勢的。
同時玄武巖纖維可用作坦克、裝甲車、防爆車、防爆毯、炮彈箱、軍事工事的坑道門等，有著較高的應(yīng)用價值和廣闊的發(fā)展前景。復(fù)材云集
玄武巖纖維在交通運輸方面的應(yīng)用
玄武巖纖維是天然綠色的新材料，將為我國交通運輸領(lǐng)域的基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)揮升級換代的作用。首先，玄武巖纖維可以提高我國交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的質(zhì)量，降低成本，促進交通運輸業(yè)的升級換代。我國十一五期間要優(yōu)先發(fā)展交通運輸業(yè)，即將建設(shè)鐵路新線1．7萬公里，其中客運專線7000公里；進一步完善國家高速公路網(wǎng)在內(nèi)的公路網(wǎng)絡(luò)，公路總里程達到230萬公里，其中高速公路6．5萬公里。此外還有大量的港口、機場建設(shè)的工程。其次，玄武巖纖維是碳纖維的低價替代品，有些性能還高于碳纖維，這可以從一定程度上緩解我國碳纖維、芳綸等高技術(shù)纖維短缺帶來的一些供求矛盾。尤其是從戰(zhàn)略層面上看，面對我國碳纖維落后的現(xiàn)狀，大力發(fā)展玄武巖纖維不失為是一種彌補碳纖維不足和引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略選擇。再者，玄武巖纖維用先進材料的制造技術(shù)，特別是綠色制備技術(shù)增加了新的基礎(chǔ)原材料，達到了節(jié)能、降耗和環(huán)境友好的目的。此外，玄武巖纖維還用于汽車貨架、車內(nèi)扶手、公共車行李架、汽車制造用輸送架、冷藏車結(jié)構(gòu)、隔熱壁板、座椅等。
玄武巖纖維在石油化工領(lǐng)域方面的應(yīng)用復(fù)材云集
玄武巖纖維復(fù)合材料可引發(fā)石油天然氣管道業(yè)的革命。用玄武巖纖維纏繞環(huán)氧樹脂的復(fù)合管材可用于輸送石油、天然氣、冷熱水、化學(xué)腐蝕液體、散料、電纜管道、低壓和高壓鋼瓶和出油管等。以石油管道為例，玄武巖纖維管道施工投產(chǎn)后，連續(xù)使用期限為80年。同時玄武巖纖維具有優(yōu)良的耐高溫性，可以用作壓機緩沖墊，冷藏或氣體液體槽罐的隔熱材料，高溫凈化過濾材料。
玄武巖纖維在電子工業(yè)方面的應(yīng)用
玄武巖纖維聚合物基復(fù)合材料是優(yōu)良的絕熱和絕緣材料。玄武巖纖維的體積電阻率比E玻璃纖維高一個數(shù)量級，利用玄武巖纖維的這一介電特性和吸濕低、耐溫的特性，可以制成高質(zhì)量多層印刷電路板的覆銅板。同時也可用作為絕緣線皮，變壓器模與增強部件。此外，玄武巖纖維可用作風(fēng)力發(fā)電葉片的增強材料。
玄武巖纖維在體育休閑領(lǐng)域中的應(yīng)用
玄武巖纖維是最早應(yīng)用在此領(lǐng)域的纖維之一，就是因為玄武巖纖維具有優(yōu)異的抗拉強度。國外已開發(fā)的產(chǎn)品有：釣魚桿、曲棍棒、天線、滑雪板、雨傘柄、撐桿、弓箭和駑弓、運動場坐凳等。
玄武巖纖維在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用
纖維的酸度系數(shù)越低，其化學(xué)耐久性越好，使用溫度也越高。復(fù)材云集pH值越高，堿性氧化物越多，抗水性能就越差。根據(jù)上海俄金有限公司計算，玄武巖纖維的酸度系數(shù)為5．48，pH值為1．7。所以玄武巖纖維具有特殊的耐溫性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，用作高溫過濾材料，有利于抗生素生產(chǎn)過程中空氣凈化和消毒。
玄武巖纖維集多種優(yōu)異功能于一體，已成為當(dāng)代高技術(shù)纖維研究及應(yīng)用的新熱點，擁有廣闊的市場應(yīng)用前景。隨著我國綜合國力的不斷增強，國內(nèi)對石棉網(wǎng)的禁用，對玄武巖纖維的需求量會不斷增加，因此加快對玄武巖纖維及其制品的研究與開發(fā)對促進我國玄武巖大規(guī)模的生產(chǎn)具有舉足輕重的意義，有利于我國紡織經(jīng)濟、國防軍工領(lǐng)域、土木建筑領(lǐng)域、消防防彈領(lǐng)域、交通運輸領(lǐng)域、石油化工領(lǐng)域、電子工業(yè)及其體育休閑領(lǐng)域和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。
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