关于我国连续玄武岩纤维企业生产过程中几点问题的思考

1我国连续玄武岩产业发展概况1.1连续玄武岩纤维定义玄武岩纤维是天然玄武岩矿石经过高温熔融后,再采用铂铑合金拉丝漏板高速拉制工艺形成的连续纤维。该纤维具有电绝缘、耐高低温、耐腐蚀、抗老化、高强等优异特性,加之其生产原料易于获取、生产过程和最终产成品相对环保,因此自20世纪20年代被美国科学家发现以来,就凭借其独具的优异性能被广泛应用于建材、电子、化工、汽车、国防、环保等重点领域。

四川省连续玄武岩纤维矿石原料研究现状

近年来连续玄武岩纤维凭借绿色的生产工艺和优异的性能得到国内外广泛关注,但玄武岩原料不均一性成为限制其发展的重要原因。四川省玄武岩储量巨大,在会理、峨眉、盐源等地广泛分布,具有极大的应用潜力与经济价值。但各地玄武岩化学组成变化大且当前对玄武岩矿石的质量评价标准尚不统一,影响了玄武岩纤维的开发利用。通过总结省内连续纤维用玄武岩原料研究现状,对不同地区玄武岩矿石的岩石特征、矿物特征与化学组成进行梳理,分析国内外部分生产企业及研究人员采用的玄武岩化学成分指标,为四川玄武岩纤维原料筛选服务。研究表明用作玄武岩纤维原料的矿石以致密块状玄武岩为主,部分斑状玄武岩为辅以及少量细粒辉长岩;多具斑状结构,基质具间粒间隐结构,块状构造;化学成分变化范围大,多具高Fe低碱特征。

河北省首个连续玄武岩纤维生产基地投产

8月1日,中纤新材料科技(承德)有限公司(简称中纤科技)连续玄武岩纤维项目拉丝成功,标志着河北省首个连续玄武岩纤维生产基地投产。据了解,河北境内的玄武岩,是国内地层最古老、数量最多、种类最全的玄武岩群之一。张家口、承德一带的玄武岩资源尤其丰富优质。经初步探测,仅在围场,玄武岩矿储量就在百亿吨以上。承德新鼎矿业有限公司早期开采玄武岩矿石,大多被破碎成砂石料出售,最低时,每吨砂石料只卖40元,而连续玄武岩纤维每吨价值在10万元以上,相较于卖砂石料,价格提升了千倍以上。因此,该公司投资成立中纤科技,从石头到材料,布局玄武岩全产业链。

连续玄武岩纤维平纹布增强硼酚醛树脂复合材料研究

对硼酚醛(FB)树脂进行了性能表征,介绍了连续玄武岩纤维平纹布(CBFTC)增强FB树脂复合材料的制备,研究了层压成型工艺对该复合材料力学性能和烧蚀性能的影响。结果表明,当FB树脂质量分数为28%、预固化温度为150℃、固化温度为180℃、固化压力为5MPa、固化时间为15min.mm-1时,FB/CBFTC复合材料的力学性能和烧蚀性能最好。

连续玄武岩纤维研究综述

介绍了连续玄武岩纤维的国内外发展现状、制备方法及应用状况,并对我国连续玄武岩纤维的发展提出了建议。

连续玄武岩纤维冷等离子改性处理性能研究

采用低温等离子体表面改性处理仪对玄武岩纤维等离子改性,对玄武岩纤维改性前后表面形貌SEM、表面浸润性以及回潮率等的变化进行测试、表征分析。结果表明,未处理的玄武岩纤维表面较为光滑,接触角滞后现象不明显,与树脂基体界面粘结效果不理想,回潮率为0.12%。比较处理时间5min、12min,等离子体改性处理15min刻蚀程度最大,表面最粗糙,回潮率增加到0.83%,而接触角差异达到37.57°,与树脂基体界面粘结效果最好。

连续玄武岩纤维增强复合材料的抗弹性能研究

通过研究环氧树脂/连续玄武岩纤维(CBF)、乙烯基酯树脂/CBF、聚氨酯树脂/CBF、酚醛树脂/CBF体系的抗弹性能,发现CBF增强乙烯基酯复合材料的抗弹性能较好。考察了CBF增强乙烯基酯树脂复合材料厚度、靶板法线角对抗弹性能的影响,并对CBF增强复合材料的抗弹机理进行了分析。

连续玄武岩纤维表面改性方法研究进展

综述了连续玄武岩纤维(CBF)的表面改性方法研究进展,总结了各种表面改性方法的作用机理,以及对CBF力学性能和CBF/聚合物基复合材料界面性能的影响,并展望了CBF表面改性方法的研究方向。

连续玄武岩纤维性能及应用

介绍了连续玄武岩纤维的成分以及优良的力学、隔热耐高温、环保、绝缘等性能。依据连续玄武岩纤维的特性,分别阐述其在土工建筑、交通、管道过滤、军工防空等领域已有的应用。最后指出,我国对连续玄武岩纤维及其产业的研发尚处初级阶段,在基础研究、技术研发、产品开发、推广应用等方面还有大量工作要做。

连续玄武岩纤维结构与性能试验研究

对一种国产连续玄武岩纤维的化学组成、晶体结构、表面特性及密度进行了表征分析,并对其力学性能、耐高温性能、耐化学腐蚀性能和复合材料界面性能进行了测试分析。结果表明:连续玄武岩纤维主要是由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O等氧化物组成的硅铝酸盐系纤维;纤维本体为非晶态,呈现近程有序远程无序的结构特征。纤维呈圆柱体,表面光滑,表面能较高,呈极性;连续玄武岩纤维具有较好的耐高温性能和优异的耐酸碱腐蚀性能,尤其是耐酸性突出。目前国产连续玄武岩纤维的抗拉性能已达到E-玻纤的水平,但是与国外报道的性能还有一定差距,尚需在原料选择和制备工艺方面进行改进。同时其复合材料界面性能不太理想,有待从纤维用表面浆料设计和涂敷工艺方面进行攻关。

钢丝-连续玄武岩纤维复合板及其力学性能研究

简易制作了钢丝-连续玄武岩纤维复合板试件及其单向拉伸试验装置,通过单向拉伸试验,测试分析了该复合板的力学性能。结果表明钢丝-连续玄武岩纤维复合板具有较好的力学性能:当试样钢丝体积分数为20.6%时,其复合板弹性模量为99.8GPa,比纯CBF复合板试样提高12.9%,且抗拉强度也提高9.6%;同时成本降低35%,因此是一种高性价比的加固材料。

硅烷偶联剂处理对连续玄武岩纤维帘线/橡胶界面性能的影响

采用硅烷偶联剂KH 550处理连续玄武岩纤维(CBF)帘线,并与天然橡胶(NR)/丁苯橡胶(SBR)基质制备H型试样,研究了KH 550浓度对CBF帘线力学性能及CBF帘线与橡胶基质间的静态黏合性能和疲劳性能的影响,追踪了CBF帘线与橡胶基质间的疲劳破坏演变过程。结果表明,KH 550的处理可以在一定程度上改善CBF帘线的力学性能以及与橡胶基质的黏合性能,并可显著提高CBF帘线/橡胶界面的疲劳寿命。KH 550最佳质量分数为0.75%时,CBF/橡胶界面的疲劳寿命可提高100%。

芳纶以及连续玄武岩纤维和玻璃纤维的耐酸性研究

测试和分析了芳纶、连续玄武岩纤维和玻璃纤维分别在65、80和95℃下浓度为2 mol/L的盐酸溶液中经不同时间的腐蚀后其力学性能以及质量的变化情况。结果表明,芳纶(芳酰胺纤维)的耐酸性能最优,其断裂强力和断裂伸长率的保持率最大;连续玄武岩纤维其次,玻璃纤维最差。因此芳纶比连续玄武岩纤维和玻璃纤维更适合用于酸性环境中,连续玄武岩纤维和玻璃纤维应尽量避免酸液对其的作用。

连续玄武岩纤维改性方法的研究

简介了连续玄武岩纤维的性能与应用,重点阐述了偶联剂处理法、酸碱处理法、表面涂层法和低温等离子处理法4种常用的对连续玄武岩纤维改性研究方法的研究情况。表明无论采用偶联剂、酸碱、表面涂层和低温等离子处理法,都能有效改善纤维的表面性能,提高纤维与其它材质间的粘接性。指出对连续玄武岩纤维界面性质的基础研究深度不够,是限制连续玄武岩纤维界面改性方法开发和完善的主要原因。

连续玄武岩纤维平纹布增强碳纳米管改性酚醛树脂复合材料的研究

采用碳纳米管(CNTs)对S-157树脂基体进行改性,同时研究了不同分散工艺和CNTs质量分数(质量含量)对复合材料力学性能和烧蚀性能的影响。研究结果表明:使用CNTs对S-157酚醛树脂进行改性,采用球磨分散和超声分散相结合的分散工艺,可以明显提高CNTs/CBFTC/S-157PR复合材料的力学性能,但其烧蚀性能略有降低;当CNTs质量分数为0.5%时,CNTs/CBFTC/S-157PR的弯曲强度和压缩强度最大;当CNTs质量分数为1.5%时,CNTs/CBFTC/S-157PR的拉伸强度最大。

连续玄武岩纤维增强9518G树脂复合材料性能的研究

研究了连续玄武岩纤维增强9518G树脂复合材料的耐热性、力学性能和湿热对力学性能的影响,结果表明连续玄武岩纤维增强9518G树脂复合材料的玻璃化转变温度为199.11℃,具有较好耐热性;力学性能良好,与E玻璃布复合材料的力学性能相当;煮沸150 h后材料的力学性能最小保持率和最大吸水率分别为67.1%和0.35%。

连续玄武岩纤维复合材料抗弹性能研究

本文制备了连续玄武岩纤维增强的树脂基复合材料靶板,并进行抗弹性能测试,研究影响其抗弹性能的主要因素。结果表明,采用热固性树脂为基体,且基体含量较低时,复合材料抗弹性能较好。以无纬布或单向布为织物结构,并通过表面处理使纤维与基体具有良好的界面,也可提高复合材料的抗弹性能。

连续玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料抗冲击性能研究

制备了连续玄武岩纤维增强的环氧树脂基复合材料靶板,并进行了抗冲击性能测试,研究了影响其抗冲击性能的主要因素及抗冲击机理。结果表明,表面处理会使复合材料抗冲击性能下降;而降低织物面密度、提高纤维体积含量可以使复合材料抗冲击性能得到提高。复合材料靶板的主要能量吸收形式为靶板局部变形、分层和纤维拉伸、剪切断裂及纤维拔脱。

连续玄武岩纤维的标准化与高性能化发展

总结了连续玄武岩纤维产业的规模化、高性能化和标准化等方面的关键技术成果并分析了产业现存问题,阐述了连续玄武岩纤维产业的发展趋势。

连续玄武岩纤维在复合材料中应用

连续玄武岩纤维是绿色环保材料,是国家鼓励开发与应用的纤维材料。本文对玄武岩基本情况和连续玄武岩纤维制作等工艺的介绍,根据连续玄武岩纤维的特点,列举出玄武岩纤维长纤增强LFT、玄武岩直接无捻粗纱增强纤维和玄武岩纤维SMC无捻粗纱增强纤维的应用特点和情况,并对连续玄武岩纤维复合材料作了展望,期待有更大的应用范围。