簡(jiǎn)介

01

作為21世紀(jì)綠色環(huán)保高性能無(wú)機(jī)纖維材料之一，玄武巖纖維具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫性等特點(diǎn)。玄武巖纖維來(lái)自大自然中的天然玄武巖。玄武巖纖維是通過(guò)熔融紡絲拉伸工藝，在極高溫的條件下將玄武巖高溫熔融，通過(guò)噴絲板拉伸得到的連續(xù)纖維。因此，玄武巖纖維通常也會(huì)被一些文獻(xiàn)稱為玄武巖連續(xù)纖維或連續(xù)玄武巖纖維。

基本組成

02

玄武巖是由巖漿形成的一種基本礦石，大自然劇烈演變的磨礪保證了玄武巖纖維的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。玄武巖礦石的化學(xué)成分是相對(duì)穩(wěn)定的，尤其是在同一個(gè)火山地域范圍之內(nèi)，玄武巖纖維化學(xué)成分穩(wěn)定性會(huì)更高。

玄武巖是火山活動(dòng)的結(jié)果。因此，玄武巖是一種硅酸鹽無(wú)機(jī)物，其密度范圍是2.6 g/cm3～2.7 g/cm3，主要由二氧化硅和鋁、鎂、鈣的氧化物組成。此外，玄武巖成分中還含有少量其他的金屬氧化物(Fe2O3、FeO、TiO2、K2O 和 Na2O 等)。

玄武巖纖維化學(xué)組分會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生比較大的影響。SiO2是玄武巖纖維中最主要的成分，含量為45%～60%，二氧化硅晶體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保證了纖維的化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)強(qiáng)度；Al2O3也是玄武巖纖維中的基本成分，含量為12%～19%，Al2O3具有化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫性，為提高玄武巖纖維復(fù)合材料的化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫性和力學(xué)性能提供了可能性；CaO的含量為6%～12%，有利于纖維耐水性、力學(xué)強(qiáng)度和纖維硬度的提高，纖維會(huì)呈古銅色，這是因?yàn)?Fe2O3和 FeO的含量也較大，在 5%～15%，一般都是在10%以上，而鐵元素往往成紅褐色和黑色，它會(huì)對(duì)玄武巖纖維的顏色有較大的影響。另外，玄武巖纖維中的其他組分也會(huì)有利于纖維的耐水性和耐化學(xué)腐蝕的提高。

化學(xué)成分的改變對(duì)玄武巖纖維的生產(chǎn)制造也有較大的影響。玄武巖纖維的生產(chǎn)目前較多采用熔融拉絲的方法，熔融體粘度和熔融溫度是紡絲工藝中比較重要的工藝參數(shù)，熔體粘度越高，越有利于生產(chǎn)。根據(jù)上述分析，SiO2、TiO2、Al2O3在玄武巖纖維比例的增加都能夠使玄武巖的熔體粘度提高。在玄武巖纖維的制作過(guò)程中，如果增加更多的Fe2O3，則能夠提高玄武巖纖維的使用溫度。

國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

03

國(guó)外玄武巖纖維最早在1953～1954年間，由蘇聯(lián)莫斯科玻璃和塑料研究院研究開發(fā)。到2002年，前蘇聯(lián)已經(jīng)能夠每年生產(chǎn)500噸左右連續(xù)玄武巖纖維的產(chǎn)品，玄武巖纖維在當(dāng)時(shí)主要用于軍工行業(yè)。國(guó)際上，一些科技發(fā)達(dá)的國(guó)家例如美國(guó)、日本和德國(guó)等都加強(qiáng)了對(duì)玄武巖纖維的研究開發(fā)，不僅如此，加拿大、韓國(guó)、英國(guó)等國(guó)也加大國(guó)防科研的投入，開展了玄武巖纖維在國(guó)防軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，并都取得了顯著的成果。

國(guó)內(nèi)我國(guó)最早開始研究玄武巖纖維是在1990年后，在南京玻璃纖維研究院開展，研究方向是玄武巖纖維隔熱材料復(fù)合材料[9]。隨后全國(guó)也開始致力于玄武巖纖維的開發(fā)，其中連續(xù)玄武巖纖維應(yīng)用廣泛，需求量日漸增大，這促進(jìn)了我國(guó)在玄武巖纖維的研究和發(fā)展。我國(guó)在2002年11月，將“玄武巖纖維及其復(fù)合材料”批準(zhǔn)列為863國(guó)家計(jì)劃(2002AA334110)

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