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连续玄武岩纤维(CBF)的发展及应用前景

时间: 2020-03-24 | 编辑: 103 | 阅读:103次

    2玄武岩纤维(CBF)的性能

    2.1新型环保性材料

CBF具有非人工合成的纯天然性,加之生产过程无害,且产品寿命长,是一种低成本﹑高性能﹑洁净程度理想的新型绿色主动环保材料。由于玄武岩熔化过程中没有硼和其他碱金属氧化物排出,使CBF制造过程的池炉排放烟尘中无有害物质析出,不向大气排放有害气体,无工业垃圾及有毒物质污染环境。玄武岩纤维在很大程度上可代替玻璃纤维,被广泛用于航天航空、石油化工、汽车、建筑等多领域,因而,CBF被誉为21世纪“火山岩变丝”、“点石成金”的新型环保纤维。

    2.2功能性优良的材料

CBF是继碳纤维﹑芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维的第四大高技术纤维支柱,在许多条件下可替代碳纤维﹑芳纶纤维,在某些场合甚至比上述两种纤维性能还好。玄武岩纤维及其制品的异常优越性能具体表现在以下几个方面:

(1)显著的耐高温性能和热震稳定性。CBF的使用温度范围为-260℃~880℃,这一温度远远高于芳纶纤维、无碱E玻纤、石棉、岩棉、不锈钢,接近硅纤维、硅酸铝纤维和陶瓷纤维;热震稳定性好,在500℃温度下保持不变,在900℃时原始重量仅损失3%[5]。

(2)较低的热传导系数。CBF的热传导系数为0.031W/m·K~0.038W/m·K,低于芳纶纤维、硅酸铝纤维、无碱玻纤、岩棉、硅纤维、碳纤维和不锈钢。

(3)高的弹性模量和抗拉强度。CBF的弹性模量为:9100kg/mm2~11000kg/mm2,高于无碱玻纤、石棉、芳纶纤维、聚丙稀纤维和硅纤维。CBF的抗拉强度为3800~4800MPa,比大丝束碳纤维、芳纶、PBI纤维、钢纤维、硼纤维、氧化铝纤维都要高,与S玻璃纤维相当。

(4)化学稳定性好。CBF的耐酸性和耐碱性均比铝硼硅酸盐纤维好[6~7]。其耐久性﹑耐候性﹑耐紫外线照射﹑耐水性﹑抗氧化等性能均可与天然玄武岩石头相比美。

(5)吸音系数较高。CBF的吸音系数为0.9~0.99,高于无碱玻纤和硅纤维;优良的透波性和一定的吸波性,吸音和隔音性能优异,具有良好的隐身性能,可制做隐身材料。

(6)良好的电绝缘性和介电性能。CBF的比体积电阻较高为1×1012Ω·m,大大高于无碱玻纤和硅纤维;体积电阻率比电绝缘E玻璃纤维高一个数量级,介电损失角正切高50%。

(7)较低的吸湿性。CBF的吸湿性低于0.1%,低于芳纶纤维、岩棉和石棉。

(8)天然的硅酸盐相溶性。与水泥﹑混凝土的分散性好,结合力强,热胀冷缩系数一致,耐候性好。

表1给出了CBF与各种纤维材料的物理性能对比。

性能   CBF   E玻纤   碳纤维   芳纶纤维   岩棉  
密度/(g/cm3)   2.6~2.8   2.5~2.6   1.7~2.2   1.49   2.5  
使用温度    /oC   -260~880   -60~350   最高2000   最高250   最高600oC  
热传导系数/(w/m·k)   0.031~0.038   0.034~0.040   5~185   0.04~0.13   0.034~0.048  
比体积电阻、Ω·m   1×1012   1×1011   2×10-5   3×1013      
吸音系数%   0.9~0.99   0.8~0.93              
弹性模量、/GPa   79.3~93.1   72.5~75.5   230~600   70~140      
抗拉强度、/MPa   3000~4840   3100~3800   3500~6000   2900~3400      

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文章标题: 连续玄武岩纤维(CBF)的发展及应用前景
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