簡介

01

作為21世紀綠色環(huán)保高性能無機纖維材料之一，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。玄武巖纖維來自大自然中的天然玄武巖。玄武巖纖維是通過熔融紡絲拉伸工藝，在極高溫的條件下將玄武巖高溫熔融，通過噴絲板拉伸得到的連續(xù)纖維。因此，玄武巖纖維通常也會被一些文獻稱為玄武巖連續(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)成分是相對穩(wěn)定的，尤其是在同一個火山地域范圍之內(nèi)，玄武巖纖維化學(xué)成分穩(wěn)定性會更高。

玄武巖是火山活動的結(jié)果。因此，玄武巖是一種硅酸鹽無機物，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)組分會對其性能產(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)強度和纖維硬度的提高，纖維會呈古銅色，這是因為 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，它會對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。

國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

03

國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)時主要用于軍工行業(yè)。國際上，一些科技發(fā)達的國家例如美國、日本和德國等都加強了對玄武巖纖維的研究開發(fā)，不僅如此，加拿大、韓國、英國等國也加大國防科研的投入，開展了玄武巖纖維在國防軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，并都取得了顯著的成果。

國內(nèi)我國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，這促進了我國在玄武巖纖維的研究和發(fā)展。我國在2002年11月，將“玄武巖纖維及其復(fù)合材料”批準列為863國家計劃(2002AA334110)

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