Kaj so bazaltna vlakna?
Bazaltna vlakna so neprekinjena vlakna iz naravne bazaltne kamnine kot glavne surovine.Po taljenju pri 1450-1500 ℃ se pri visoki hitrosti vleče skozi vlečno pušo iz platinasto-rodijeve zlitine.Barva je običajno rjava in ima kovinski lesk.Sestavljen je iz oksidov, kot so silicijev dioksid, aluminijev oksid, kalcijev oksid, magnezijev oksid, železov oksid in titanov dioksid.Bazaltna vlakna imajo veliko odličnih lastnosti, kot so visoka trdnost, električna izolacija, odpornost proti koroziji, odpornost na visoke temperature, preprečevanje staranja itd., Imajo dobro združljivost z okoljem in ne povzročajo sekundarnega onesnaženja.Zato je pravi zelen, visoko zmogljiv nov material za zaščito okolja.
moja država je bazaltna vlakna uvrstila med štiri glavna vlakna (ogljikova vlakna, aramidna vlakna, polietilen z ultra visoko molekulsko maso, bazaltna vlakna) za ključni razvoj.Potrebe letalstva in drugih področij imajo široke možnosti uporabe.
Postopek izdelave bazaltnih vlaken
Naravna bazaltna kamnina, ki nastane zaradi vulkanskega izbruha, se uporabi kot surovina, zdrobi in da v talilno peč, segreje do staljenega stanja 1450 ~ 1500 °C in hitro vleče skozi vlečeno pušo iz platinasto-rodijeve zlitine in bazaltna vlakna se proizvaja na ta način.
Skratka, postopek izdelave bazaltnih vlaken je "vlečenje" trde vulkanske bazaltne kamnine v svilo pri visoki temperaturi.
Premer bazaltnega vlakna, proizvedenega z obstoječo tehnologijo, lahko doseže 6 ~ 13 μm, kar je tanjše od lasu.
Njegov proizvodni proces je prikazan na spodnji sliki.
Staljena magma
risanje
Kot amorfna anorganska silikatna snov ima bazaltna vlakna kratko obdobje proizvodnje, enostaven postopek, brez industrijske odpadne vode in odpadnega plina ter visoko dodano vrednost.Znan je kot »zeleni novi material« v 21. stoletju.
Odlična zmogljivost bazaltnih vlaken
Čista naravna neprekinjena bazaltna vlakna so zlate barve in so videti kot gladki valji s popolnoma okroglim prečnim prerezom.Bazaltna vlakna imajo visoko gostoto in visoko trdoto, zato imajo odlično odpornost proti obrabi in natezno trdnost.Bazaltna vlakna so amorfna snov in njihova delovna temperatura je na splošno -269 ~ 700 °C (zmehčišče je 960 °C).Je odporen na kisline in alkalije, ima močno UV odpornost, nizko higroskopičnost in dobro odpornost na okolje.Poleg tega ima prednosti dobre izolacije, visokotemperaturne filtrirnosti, odpornosti proti sevanju in dobre prepustnosti valov, stabilnosti pri toplotnem udaru, okoljske čistoče in odličnega razmerja med strukturno zmogljivostjo in strukturno kakovostjo.
Zadostne količine surovin
Bazaltna vlakna so narejena z vlečenjem po taljenju bazaltne rude, zaloge bazaltne rude na zemlji in luni pa so precej objektivne, stroški surovin pa so relativno nizki.
Okolju prijazni materiali
Bazaltna ruda je naravni material, med proizvodnim procesom se ne izločajo bor ali drugi oksidi alkalijskih kovin, zato se v dimu in prahu ne izločajo škodljive snovi in ne bo onesnaževala ozračja.Poleg tega ima izdelek dolgo življenjsko dobo, zato je nova vrsta zelenega aktivnega materiala za zaščito okolja z nizkimi stroški, visoko zmogljivostjo in idealno čistočo.
Odpornost na visoke temperature in vodo
Delovno temperaturno območje neprekinjenih bazaltnih vlaken je na splošno -269 ~ 700 ° C (zmehčilna točka je 960 ° C), medtem ko je območje steklenih vlaken -60 ~ 450 ° C, najvišja delovna temperatura ogljikovih vlaken pa lahko doseže le 500 ° C. °C.Še posebej, ko bazaltno vlakno deluje pri 600 °C, lahko njegova trdnost po zlomu še vedno ohrani 80 % prvotne trdnosti;ko deluje pri 860°C brez krčenja, lahko tudi mineralna volna z odlično temperaturno obstojnostjo ohrani samo trdnost po zlomu.50%-60%, je steklena volna popolnoma uničena.Ogljikova vlakna proizvajajo CO in CO2 pri približno 300 °C.Bazaltna vlakna lahko ohranijo visoko trdnost pod vplivom vroče vode pri 70 °C, bazaltna vlakna pa lahko izgubijo del svoje trdnosti po 1200 urah.
Dobra kemična stabilnost in odpornost proti koroziji
Neprekinjeno bazaltno vlakno vsebuje komponente, kot so K2O, MgO) in TiO2, in te komponente so izjemno koristne za izboljšanje odpornosti proti kemični koroziji in vodoodpornosti vlaken ter igrajo zelo pomembno vlogo.V primerjavi s kemično stabilnostjo steklenih vlaken ima več prednosti, zlasti v alkalnih in kislih medijih.Bazaltna vlakna lahko ohranijo večjo odpornost tudi v nasičeni raztopini Ca(OH)2 in alkalnem mediju, kot je cement.Alkalne korozijske lastnosti.
Visok modul elastičnosti in natezne trdnosti
Modul elastičnosti bazaltnih vlaken je: 9100 kg/mm-11000 kg/mm, kar je višje od modula elastičnosti steklenih vlaken brez alkalij, azbesta, aramidnih vlaken, polipropilenskih vlaken in silicijevih vlaken.Natezna trdnost bazaltnih vlaken je 3800-4800 MPa, kar je višje od natezne trdnosti ogljikovih vlaken, aramidnih, PBI vlaken, jeklenih vlaken, borovih vlaken in aluminijevih vlaken, in je primerljivo s steklenimi vlakni S.Bazaltna vlakna imajo gostoto 2,65-3,00 g/cm3 in visoko trdoto 5-9 po Mohsovi lestvici, zato imajo odlično odpornost proti obrabi in natezno trdnost.Njegova mehanska trdnost močno presega naravna vlakna in sintetična vlakna, zato je idealen ojačitveni material, njegove odlične mehanske lastnosti pa so v ospredju štirih visokozmogljivih vlaken.
Odlična zvočna izolacija
Neprekinjena bazaltna vlakna imajo odlične lastnosti zvočne izolacije in absorpcije zvoka.Iz koeficienta absorpcije zvoka vlakna pri različnih frekvencah je razvidno, da se njegov koeficient absorpcije zvoka znatno poveča z naraščanjem frekvence.Na primer, če je izbran material za absorpcijo zvoka iz bazaltnih vlaken s premerom 1-3 μm (gostota 15 kg/m3, debelina 30 mm), vlakno ne bo poškodovano pod pogojem zvočne frekvence 100-300 Hz. , 400–900 Hz in 1200–7 000 HZ.Koeficienti absorpcije zvoka materialov so 0,05~0,15, 0,22~0.75 oziroma 0,85~0,93.
Izjemne dielektrične lastnosti
Volumska upornost neprekinjenega bazaltnega vlakna je za red velikosti večja kot pri steklenih vlaknih E in ima dobre dielektrične lastnosti.Čeprav bazaltna ruda vsebuje prevodni oksid z masnim deležem skoraj 0,2, je po posebni površinski obdelavi s posebnim omočilnim sredstvom tangens dielektrične izgube bazaltnih vlaken 50 % nižji kot pri steklenih vlaknih, volumska upornost vlaken pa je tudi višja kot pri steklenih vlaknih.
Združljivost z naravnim silikatom
Ima dobro disperzijo s cementom in betonom, močno vezivno silo, dosleden koeficient toplotnega raztezanja in krčenja ter dobro vremensko odpornost.
Nizka higroskopičnost
Higroskopičnost bazaltnih vlaken je manjša od 0,1 %, kar je manj kot pri aramidnih vlaknih, kameni volni in azbestu.
Nizka toplotna prevodnost
Toplotna prevodnost bazaltnih vlaken je 0,031 W/m·K -0,038 W/m·K, kar je nižje od prevodnosti aramidnih vlaken, aluminijevih silikatnih vlaken, steklenih vlaken brez alkalij, kamene volne, silicijevih vlaken, ogljikovih vlaken in nerjavnega jekla. jeklo.
V primerjavi z drugimi vlakni imajo bazaltna vlakna odlično zmogljivost v mnogih pogledih.
| Postavka | Neprekinjena bazaltna vlakna | Karbonska vlakna | Aramidna vlakna | steklena vlakna |
| Gostota/(g•cm-3) | 2,6-2,8 | 1,7-2,2 | 1.49 | 2,5-2,6 |
| Delovna temperatura/℃ | -260~880 | ≤2000 | ≤250 | -60~350 |
| Toplotna prevodnost/(W/m•K) | 0,031-0,038 | 5-185 | 0,04-0,13 | 0,034-0,040 |
| Prostorninski upor/(Ω•m) | 1×1012 | 2×10-5 | 3×1013 | 1×1011 |
| Koeficient absorpcije zvoka /% | 0,9-0,99 | 0,8-0,93 | ||
| Modul elastičnosti/GPa | 79.3-93.1 | 230-600 | 70-140 | 72,5-75,5 |
| Natezna trdnost/MPa | 3000-4840 | 3500-6000 | 2900-3400 | 3100-3800 |
| Premer monofilamenta/um | 9-25 | 5-10 | 5-15 | 10-30 |
| Raztezek pri pretrganju/% | 1,5-3,2 | 1,3-2,0 | 2,8-3,6 | 2,7-3,0 |
Uporaba bazaltnih vlaken
Neviden
Bazaltna vlakna imajo značilnosti visoke trdnosti ter odpornosti na visoke in nizke temperature, kar je zelo primerno za zahteve površinskega materiala letal in izstrelkov.Hkrati ima lastnosti absorpcije valov in magnetne prepustnosti, kar lahko uresniči radarsko nevidnost.Tako lahko bazaltna ogljikova vlakna delno nadomestijo ogljikova vlakna za nevidna letala in rakete.
Neprebojna
Trenutno se za neprebojne jopiče običajno uporabljajo polietilenska vlakna z ultra visoko molekulsko maso, ki imajo nizko toplotno odpornost, njihova trdnost in modul pa se zmanjšata pri visokotemperaturnem taljenju nabojev, kar bo vplivalo na neprebojni učinek.V nasprotju s tem imajo bazaltna vlakna močno odpornost na visoke temperature, zato ta težava ne obstaja.
Aerospace
Bazaltna vlakna imajo nizko toplotno prevodnost in dobro negorljivost.Delovno temperaturno območje je -269°C~700°C, kar je odporno na visoke in nizke temperature.Da bi izpolnili zahtevne zahteve za materiale na področju letalstva, je večina ruskih vesoljskih materialov izdelanih iz tega materiala.
Aplikacije na področju cestnega inženirstva
Prednosti bazaltnih vlaken so visoka natezna trdnost, dobre mehanske lastnosti, odpornost na visoke temperature, UV-zaščita, kislinska odpornost, odpornost na alkalije, odpornost na sol in odpornost proti staranju.V primerjavi z drugimi vlakni je njegova celovita zmogljivost boljša, izpolnjuje pa tudi zahteve za materiale na področju cestnega inženirstva.Zato se zadnja leta vse več izdelkov iz bazaltnih vlaken uporablja v cestnem inženirstvu.
Toplotna izolacija, temperaturna odpornost, požarna zaščita
Bazaltna vlakna imajo značilnosti odpornosti na visoke temperature in jih je mogoče vtkati v ognjevarno tkanino, ki se uporablja na nekaterih področjih požarne zaščite.Lahko se vtka tudi v visokotemperaturno filtrsko vrečko za visokotemperaturno filtracijo in odstranjevanje prahu.Poleg tega je mogoče izdelati tudi iglano klobučevino, ki se uporablja na nekaterih področjih toplotne izolacije.
Gradbeni sektor
Z uporabo odlične korozijske odpornosti bazaltnih vlaken se lahko spoji z vinilno ali epoksidno smolo s pomočjo pultruzije, navijanja in drugih postopkov, da se naredi nova vrsta gradbenega materiala.Ta material ima visoko trdnost, odlično kislinsko odpornost in odpornost proti koroziji ter se lahko uporablja v nizkih gradnjah namesto nekaterih jeklenih palic.Poleg tega je ekspanzijski koeficient bazaltnih vlaken podoben koeficientu betona in med njima ne bo velike temperaturne obremenitve.
Avtomobilsko področje
Bazaltna vlakna imajo stabilen koeficient trenja in se lahko uporabljajo v nekaterih materialih za povečanje trenja, kot so zavorne ploščice.Zaradi visokega koeficienta absorpcije zvoka se lahko uporablja na nekaterih notranjih delih za doseganje učinka zvočne izolacije in zmanjšanja hrupa.
Petrokemično področje
Korozijska odpornost bazaltnih vlaken jim daje edinstvene prednosti na petrokemičnem področju.Najpogostejše so navite visokotlačne cevi v kombinaciji z epoksi smolo, ki imajo dvojni učinek ohranjanja toplote in zaščite pred korozijo.
Čeprav imajo bazaltna vlakna še vedno težave, kot so velika nihanja mineralne sestave, visoki proizvodni stroški in nizka proizvodna učinkovitost, so te težave hkrati izzivi in priložnosti za razvoj in uporabo bazaltnih vlaken.
S prebojem domače tehnologije vlečenja bazaltnih vlaken je zmogljivost bazaltnih vlaken stabilnejša, stroški nižji in ima zelo široko možnost uporabe.
Čas objave: 14. december 2022