Нов неорганичен зелен високопроизводителен материал от влакна Basalt Fiber

Какво е базалтово влакно?
Базалтовото влакно е непрекъснато влакно, изработено от естествена базалтова скала като основна суровина.След топене при 1450-1500 ℃, той се изтегля през изтегляща втулка от платинено-родиева сплав при висока скорост.Цветът обикновено е кафяв и има метален блясък.Състои се от оксиди като силициев диоксид, алуминиев оксид, калциев оксид, магнезиев оксид, железен оксид и титанов диоксид.Базалтовото влакно има много отлични свойства като висока якост, електрическа изолация, устойчивост на корозия, устойчивост на висока температура, против стареене и т.н., има добра съвместимост с околната среда и не произвежда вторично замърсяване.Следователно, това е истински екологичен високоефективен нов материал за защита на околната среда.
моята страна е посочила базалтовите влакна като едно от четирите основни влакна (въглеродни влакна, арамидни влакна, полиетилен със свръхвисоко молекулно тегло, базалтови влакна) за ключово развитие.Нуждите на авиацията и други области имат широки перспективи за приложение.
Процесът на производство на базалтови влакна
Естествената базалтова скала, образувана от вулканично изригване, се използва като суровина, натрошена и поставена в пещта за топене, нагрята до разтопено състояние от 1450~1500°C и бързо изтеглена през втулка за изтегляне на тел от платинено-родиева сплав и базалтово влакно се произвежда по този начин.
Накратко, процесът на производство на базалтово влакно е да „изтегли“ твърдата вулканична базалтова скала в коприна при висока температура.
Диаметърът на базалтовото влакно, произведено по съществуващата технология, може да достигне 6 ~ 13 μm, което е по-тънко от косъм.
Неговият производствен процес е показан на фигурата по-долу.
1
Разтопена магма

2

3

 

рисуване
Като аморфно неорганично силикатно вещество базалтовото влакно има кратък производствен период, прост процес, без промишлени отпадъчни води и отпадъчни газове и висока добавена стойност.Известен е като „новия зелен материал“ през 21 век.

4

5

 

Отлично представяне на базалтови влакна
Чистите естествени непрекъснати базалтови влакна са златисти на цвят и изглеждат като гладки цилиндри с идеално кръгло напречно сечение.Базалтовото влакно има висока плътност и висока твърдост, така че има отлична устойчивост на износване и якост на опън.Базалтовото влакно е аморфно вещество и неговата работна температура обикновено е -269~700°C (точката на омекване е 960°C).Той е устойчив на киселини и основи, има силна UV устойчивост, ниска хигроскопичност и добра устойчивост на околната среда.В допълнение, той има предимствата на добра изолация, филтрируемост при висока температура, устойчивост на радиация и добра пропускливост на вълни, устойчивост на термичен шок, чистота на околната среда и отлично съотношение на структурни характеристики към структурно качество.

6

Достатъчно суровини
Базалтовите влакна се произвеждат чрез изтегляне след топене на базалтова руда, а запасите от базалтова руда на земята и луната са доста обективни, а цената на суровините е сравнително ниска.
Екологични материали
Базалтовата руда е естествен материал, по време на производствения процес не се отделят борни или други оксиди на алкални метали, така че в дима и праха не се утаяват вредни вещества и няма да замърси атмосферата.Освен това продуктът има дълъг експлоатационен живот, така че е нов тип зелен активен материал за защита на околната среда с ниска цена, висока производителност и идеална чистота.
Устойчивост на висока температура и вода
Работният температурен диапазон на непрекъснатите базалтови влакна обикновено е -269~700°C (точката на омекване е 960°C), докато този на стъклените влакна е -60~450°C, а максималната работна температура на въглеродните влакна може да достигне само 500 °C.Особено когато базалтовото влакно работи при 600°C, неговата здравина след счупване все още може да поддържа 80% от първоначалната си якост;когато работи при 860°C без свиване, дори минералната вата с отлична температурна устойчивост може да поддържа само силата след счупване в този момент.50%-60%, стъклената вата е напълно унищожена.Въглеродните влакна произвеждат CO и CO2 при около 300°C.Базалтовите влакна могат да поддържат висока якост под действието на гореща вода при 70 °C, а базалтовите влакна могат да загубят част от здравината си след 1200 часа.
Добра химическа стабилност и устойчивост на корозия
Непрекъснатото базалтово влакно съдържа компоненти като K2O, MgO) и TiO2 и тези компоненти са изключително полезни за подобряване на устойчивостта на химическа корозия и водоустойчивостта на влакното и играят много важна роля.В сравнение с химическата стабилност на стъклените влакна, той има повече предимства, особено в алкални и киселинни среди.Базалтовите влакна също могат да поддържат по-висока устойчивост в наситен разтвор на Ca(OH)2 и алкална среда като цимент.Свойства на алкална корозия.
Висок модул на еластичност и якост на опън
Еластичният модул на базалтовото влакно е: 9100 kg/mm-11000 kg/mm, което е по-високо от това на безалкално стъклено влакно, азбест, арамидно влакно, полипропиленово влакно и силициево влакно.Якостта на опън на базалтовите влакна е 3800-4800 MPa, което е по-високо от това на въглеродни влакна с голямо теглене, арамидни, PBI влакна, стоманени влакна, борни влакна и алуминиеви влакна и е сравнимо с S стъклени влакна.Базалтовото влакно има плътност от 2,65-3,00 g/cm3 и висока твърдост от 5-9 по скалата на Моос, така че има отлична устойчивост на износване и якост на опън.Неговата механична якост далеч надвишава тази на естествените влакна и синтетичните влакна, така че е идеален армиращ материал, а отличните му механични свойства са в челните редици на четирите високопроизводителни влакна.
Отлична звукоизолация
Непрекъснатото базалтово влакно има отлични звукоизолационни и звукопоглъщащи свойства.От коефициента на звукопоглъщане на влакното при различни честоти може да се разбере, че неговият коефициент на звукопоглъщане нараства значително с увеличаване на честотата.Например, ако се избере звукопоглъщащ материал от базалтово влакно с диаметър 1-3 μm (плътност 15 kg/m3, дебелина 30 mm), влакното няма да се повреди при условие на аудио честота 100-300 Hz , 400-900 Hz и 1200-7 000 HZ.Коефициентите на звукопоглъщане на материалите са 0.05~0.15, 0.22~0.75 и 0,85~0,93, съответно.
Изключителни диелектрични свойства
Обемното съпротивление на непрекъснатите базалтови влакна е с порядък по-високо от това на E стъклените влакна и има добри диелектрични свойства.Въпреки че базалтовата руда съдържа проводящ оксид с масова част от почти 0,2, след специална повърхностна обработка със специален омокрящ агент, тангенсът на диелектричните загуби на базалтовото влакно е с 50% по-нисък от този на стъкленото влакно, а обемното съпротивление на влакното също е по-висока от тази на стъклените влакна.
Съвместимост с естествен силикат
Има добра дисперсия с цимент и бетон, силна свързваща сила, постоянен коефициент на термично разширение и свиване и добра устойчивост на атмосферни влияния.
Ниска хигроскопичност
Хигроскопичността на базалтовите влакна е по-малка от 0,1%, което е по-ниско от това на арамидните влакна, каменната вата и азбеста.
Ниска топлопроводимост
Топлинната проводимост на базалтовите влакна е 0,031 W/m·K -0,038 W/m·K, което е по-ниско от това на арамидните влакна, алуминиево-силикатните влакна, стъклените влакна без алкални влакна, каменната вата, силициевите влакна, въглеродните влакна и неръждаемата стомана стомана.
В сравнение с други влакна, базалтовите влакна имат отлична производителност в много аспекти.

Вещ

Непрекъснато базалтово влакно

Въглеродни влакна

Арамидни влакна

Стъклени влакна

Плътност/(g•cm-3)

2,6-2,8

1,7-2,2

1.49

2,5-2,6

Работна температура/℃

-260~880

2000 г

250

-60~350

Топлопроводимост/(W/m•K)

0,031-0,038

5-185

0,04-0,13

0,034-0,040

Обемно съпротивление/(Ω•m)

1×1012

2×10-5

3×1013

1×1011

Коефициент на звукопоглъщане /%

0,9-0,99

0,8-0,93

Модул на еластичност/GPa

79.3-93.1

230-600

70-140

72,5-75,5

Якост на опън/MPa

3000-4840

3500-6000

2900-3400

3100-3800

Диаметър на монофиламент/um

9-25

5-10

5-15

10-30

Удължение при скъсване/%

1,5-3,2

1,3-2,0

2,8-3,6

2,7-3,0

Приложение на базалтово влакно

8

Невидим
Базалтовото влакно има характеристиките на висока якост и устойчивост на висока и ниска температура, което е много подходящо за изискванията за повърхностен материал на самолети и ракети.В същото време той има характеристиките на поглъщане на вълни и магнитна пропускливост, които могат да реализират радарна невидимост.Така базалтовите въглеродни влакна могат частично да заменят въглеродните влакна за стелт самолети и ракети.

9

Бронеустойчив
Понастоящем полиетиленовите влакна с ултрависоко молекулно тегло обикновено се използват за бронирани жилетки, които имат ниска устойчивост на топлина и тяхната якост и модул ще намалеят при високотемпературно топене на куршуми, което ще повлияе на бронирания ефект.За разлика от тях, базалтовите влакна имат силна устойчивост на висока температура, така че този проблем не съществува.

1010

Космонавтика
Базалтовото влакно има ниска топлопроводимост и добра устойчивост на горене.Работният температурен диапазон е -269°C~700°C, който е устойчив както на високи, така и на ниски температури.За да отговорят на взискателните изисквания за материали в аерокосмическата област, повечето от руските аерокосмически материали са направени от този материал.

11

Приложения в областта на пътното строителство
Базалтовите влакна имат предимствата на висока якост на опън, добри механични свойства, устойчивост на висока температура, UV защита, киселинна устойчивост, алкална устойчивост, устойчивост на сол и устойчивост на стареене.В сравнение с други влакна, неговата цялостна производителност е по-добра и също така отговаря на изискванията за материали в областта на пътното инженерство.Поради това през последните години все повече продукти от базалтови влакна се използват в пътното строителство.

Топлоизолация, температурна устойчивост, противопожарна защита
Базалтовото влакно има характеристиките на устойчивост на висока температура и може да бъде изтъкано в огнеупорен плат, който се използва в някои полета за противопожарна защита.Може също да бъде вплетен във високотемпературна филтърна торба за високотемпературно филтриране и отстраняване на прах.Освен това може да се направи и иглен филц, който се използва в някои области на топлоизолация.
Строителен сектор
Използвайки отличната устойчивост на корозия на базалтовото влакно, то може да се комбинира с винилова или епоксидна смола чрез пултрузия, навиване и други процеси, за да се направи нов тип строителен материал.Този материал има висока якост, отлична киселинна устойчивост и устойчивост на корозия и може да се използва в гражданското строителство вместо някои стоманени пръти.Освен това коефициентът на разширение на базалтовите влакна е подобен на този на бетона и няма да има голям температурен стрес между двете.
Автомобилна област
Базалтовото влакно има стабилен коефициент на триене и може да се използва в някои подобряващи триенето материали, като спирачни накладки.Благодарение на високия коефициент на звукопоглъщане, може да се използва върху някои вътрешни части за постигане на ефекта на звукоизолация и намаляване на шума.
Нефтохимическа област
Корозионната устойчивост на базалтовото влакно му дава уникални предимства в нефтохимическата област.Често срещаните са навиващи се тръби за високо налягане, комбинирани с епоксидна смола, които имат двоен ефект на запазване на топлината и антикорозия.
Въпреки че базалтовите влакна все още имат проблеми като големи колебания в минералния състав, високи производствени разходи и ниска производствена ефективност, тези проблеми са както предизвикателства, така и възможности за разработването и използването на базалтови влакна.
С пробива на вътрешната технология за изтегляне на базалтови влакна, производителността на базалтовите влакна е по-стабилна, цената е по-ниска и има много широка перспектива за приложение.


Време на публикуване: 14 декември 2022 г