玄武岩纤维替代碳纤维将成新趋势

2023-04-25 10:31:01 超级管理员 1296

目前,玻璃纤维被广泛应用,对于性能要求较高和昂贵的产品则会使用碳纤维。但是这些材料还不能完全满足现阶段的要求,玻璃纤维的某些性能会有一定的缺陷,如耐久性、应用温度、化学稳定性,尤其是在碱性环境中,而碳纤维成本高,无法大规模应用。与玻璃和碳纤维以及其他类型的纤维相比,玄武岩纤维比玻璃纤维拥有更好的物理机械性能,且比碳纤维便宜得多,玄武岩纤维具有最优选的性能参数和性价比。

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研究发现玄武岩纤维可以作为玻璃纤维的几乎所有应用产品的替代品,并且在某些应用中可以作为碳纤维替代品,玄武岩纤维成为复合材料纤维增强材料的有力竞争者。采用新技术工业化生产玄武岩纤维,比碳纤维成本价便宜10倍。且玄武岩纤维的性能非常接近碳纤维。 所以玄武岩纤维有望替代昂贵的碳纤维,生产碳-玄武岩复合材料。

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在短切毡、粗纱和单向织物形式中,玄武岩纤维表现出比无碱玻璃更高的断裂载荷和更高的杨氏模量。 在比利时鲁汶大学复合材料系进行的玄武岩纤维和无碱玻璃纤维研究中,生产了单向(预浸料)样品,研究报告称,玄武岩/环氧树脂样品的强度测试比无碱玻璃高13.7%,刚度高17.5%。耐热性优E玻璃等,在400℃温度下工作时,其断裂强度能够保持85%;在600℃温度下工作时,其断裂强度仍能够保持80%的原始强度;此外,玄武岩纤维具有天然的抗紫外线 (UV) 和高能电磁辐射的能力,且在低温下仍能保持其特性,并提供更好的耐酸性。

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玄武岩纤维凭借其优异的性能在纤维增强复合材料(FRP)领域有广阔的应用前景,目前已经在建筑材料、航空航天、造船、车辆、化工、机械、冶金、电子等行业有广泛的使用。虽然玄武岩纤维目前还没有被广泛使用,但它正在慢慢走进消费者的手中。

具体应用:

建材行业:玄武岩短切纤维,用于增强混凝土和沥青混凝土结构、自流平地板、饰面覆盖物;加强抹灰网、屋顶和地下结构的防水材料;强度超过不锈钢强度的耐腐蚀绝缘材料;核电站、炼油厂、化工厂、高层建筑隔热隔墙的不燃防火复合材料。
水利工程建设 :水坝和海上平台的加固材料、防腐材料。 港口建设、海上平台——由玄武岩塑料制成的增强材料和建筑材料; 桥梁、隧道的防油漆和清漆覆盖物; 钢筋混凝土装置的防水覆盖物; 不易燃和耐热的油漆和清漆覆盖物。
市政工程 :复合材料、供水和污水大口径管道、污水系统元件、污水处理厂废水过滤器。
机械结构 :复合材料、建筑材料、适用于强振动和交变载荷环境的结构、用于加强切割轮的格栅、隔音材料、热力设备的隔热材料、用于清洁灰尘和工业排水的废气过滤器。
汽车制造 :制造汽车消声器、面板、屏风的隔热材料、塑料、鞋和盘的增强材料、建筑塑料、不燃复合材料、汽车轮胎外罩用帘线、增强塑料用短切纤维等。无捻粗纱用于生产燃料箱、液化石油气和压缩天然气钢瓶。 防腐蚀,具有良好的调度性和耐磨性的汽车底部覆盖物。
造船 :耐海水复合材料及制品、船舶装置、设备的隔热隔音; 船体和发动机舱隔热板、结构材料。 小型船舶建造:用于建造船体和上层建筑,以及船体和上层建筑的防腐蚀、强化油漆覆盖层。
车厢工程 :结构复合材料及制品、车厢阻燃隔热隔音材料; 增强结构塑料、不燃材料、电绝缘材料; 漆层的抗磨损。
航空工业 :机舱和结构件用复合材料,发动机和机身用防水织物封闭的隔热和隔音材料,建筑复合材料和高温材料,用于气体传输集料的BCF针刺毡。
电力工业 :蒸汽发生器和汽轮机的绝热材料,电绝缘材料,高压输电线路的线芯,核电工程的不燃绝热和结构材料,抗辐射材料。
化学工业 - 生产耐化学腐蚀的材料和产品,例如:腐蚀性液体、酸、碱、化肥、杀虫剂、有毒物质的管道、储罐。 罐体、管道、金属结构、钢筋混凝土结构的化学防护覆盖层。 用于清洁灰尘的过滤器 、用于排出气体和工业废物的过滤器、高温过滤器。
石化工业 ——储罐、管道、输油管道的化学和耐磨覆盖层; 不易燃的覆盖物和复合材料; 耐火复合材料和绝缘材料; 油管。
冶金 ——热力设备、熔炉、换热器、管道的绝热材料; 由玄武岩纤维制成的过滤器,用于在铸造过程中过滤金属熔体; 用于清除矿石开采和加工厂灰尘中废气的过滤器; 污水过滤器。
低温工程 :用于生产液化气体的设备的隔热材料,包括:液氧、液氮等。