Què és la fibra de basalt?
La fibra de basalt és una fibra contínua feta de roca basàltica natural com a matèria primera principal.Després de fondre's a 1450-1500 ℃, s'extreu a través d'un coixí d'aliatge de platí i rodi a alta velocitat.El color és generalment marró i té una brillantor metàl·lica.Està compost per òxids com el diòxid de silici, òxid d'alumini, òxid de calci, òxid de magnesi, òxid de ferro i diòxid de titani.La fibra de basalt té moltes propietats excel·lents, com ara alta resistència, aïllament elèctric, resistència a la corrosió, resistència a altes temperatures, anti-envelliment, etc., i té una bona compatibilitat amb el medi ambient i no produeix contaminació secundària.Per tant, és un veritable nou material de protecció del medi ambient d'alt rendiment.
el meu país ha inclòs la fibra de basalt com una de les quatre fibres principals (fibra de carboni, fibra d'aramida, polietilè de pes molecular ultra alt, fibra de basalt) per al desenvolupament clau.Les necessitats de l'aviació i altres camps tenen àmplies perspectives d'aplicació.
El procés de producció de fibra de basalt
La roca basàltica natural formada per l'erupció volcànica s'utilitza com a matèria primera, es tritura i es posa al forn de fusió, s'escalfa a un estat de fusió de 1450 ~ 1500 °C i s'extreu ràpidament a través d'un casquet de trefilatge d'aliatge de platí i rodi i fibra de basalt. es produeix d'aquesta manera.
En resum, el procés d'elaboració de fibra de basalt és "dibuixar" la dura roca basàltica volcànica en seda a alta temperatura.
El diàmetre de la fibra de basalt produïda per la tecnologia existent pot arribar als 6~13μm, que és més prim que un cabell.
El seu procés de producció es mostra a la figura següent.
Magma fos
Dibuix
Com a substància de silicat inorgànic amorf, la fibra de basalt té un període de producció curt, un procés senzill, sense aigües residuals industrials i gasos residuals i un alt valor afegit.Es coneix com el "nou material verd" al segle XXI.
Excel·lent rendiment de la fibra de basalt
Les fibres de basalt contínues naturals pures són de color daurat i apareixen com a cilindres llisos amb una secció transversal perfectament circular.La fibra de basalt té una alta densitat i una gran duresa, de manera que té una excel·lent resistència al desgast i resistència a la tracció.La fibra de basalt és una substància amorfa i la seva temperatura de servei és generalment de -269 ~ 700 °C (el punt de suavització és de 960 °C).És resistent a àcids i àlcalis, té una forta resistència als raigs UV, baixa higroscopicitat i una bona resistència al medi ambient.A més, té els avantatges d'un bon aïllament, filtrabilitat a alta temperatura, resistència a la radiació i bona permeabilitat a les ones, estabilitat al xoc tèrmic, neteja ambiental i una excel·lent relació entre el rendiment estructural i la qualitat estructural.
Matèries primeres suficients
La fibra de basalt es fa extregant després de fondre el mineral de basalt, i les reserves de mineral de basalt a la terra i la lluna són força objectives i el cost de les matèries primeres és relativament baix.
Materials respectuosos amb el medi ambient
El mineral de basalt és un material natural, no es descarreguen bor ni altres òxids de metalls alcalins durant el procés de producció, de manera que no es precipiten substàncies nocives en el fum i la pols, i no contaminarà l'atmosfera.A més, el producte té una llarga vida útil, per la qual cosa és un nou tipus de material de protecció ambiental actiu verd amb baix cost, alt rendiment i neteja ideal.
Alta temperatura i resistència a l'aigua
El rang de temperatura de funcionament de la fibra de basalt contínua és generalment de -269 ~ 700 ° C (el punt de suavització és de 960 ° C), mentre que el de la fibra de vidre és de -60 ~ 450 ° C, i la temperatura màxima de funcionament de la fibra de carboni només pot arribar als 500. °C.Especialment quan la fibra de basalt treballa a 600 ° C, la seva força després de la fractura encara pot mantenir el 80% de la seva força original;quan funciona a 860 ° C sense contracció, fins i tot la llana mineral amb una excel·lent resistència a la temperatura només pot mantenir en aquest moment la resistència després de la fractura.50% -60%, la llana de vidre està completament destruïda.La fibra de carboni produeix CO i CO2 a uns 300 °C.Les fibres de basalt poden mantenir una gran resistència sota l'acció de l'aigua calenta a 70 °C, i les fibres de basalt poden perdre part de la seva resistència després de 1200 h.
Bona estabilitat química i resistència a la corrosió
La fibra de basalt contínua conté components com ara K2O, MgO) i TiO2, i aquests components són extremadament beneficiosos per millorar la resistència a la corrosió química i el rendiment impermeable de la fibra, i tenen un paper molt important.En comparació amb l'estabilitat química de la fibra de vidre, té més avantatges, especialment en medis alcalins i àcids.La fibra de basalt també pot mantenir una resistència més alta en solució saturada de Ca(OH)2 i medis alcalins com el ciment.Propietats de corrosió alcalina.
Alt mòdul d'elasticitat i resistència a la tracció
El mòdul elàstic de la fibra de basalt és: 9100 kg/mm-11000 kg/mm, que és superior al de la fibra de vidre sense àlcali, amiant, fibra d'aramida, fibra de polipropilè i fibra de silici.La resistència a la tracció de la fibra de basalt és de 3800-4800 MPa, que és superior a la de la fibra de carboni de gran remolc, aramida, fibra PBI, fibra d'acer, fibra de bor i fibra d'alúmina, i és comparable a la fibra de vidre S.La fibra de basalt té una densitat de 2,65-3,00 g/cm3 i una alta duresa de 5-9 a l'escala de Mohs, per la qual cosa té una excel·lent resistència al desgast i resistència a la tracció.La seva resistència mecànica supera amb escreix la de les fibres naturals i les fibres sintètiques, per la qual cosa és un material de reforç ideal, i les seves excel·lents propietats mecàniques estan a l'avantguarda de les quatre fibres d'alt rendiment.
Excel·lent aïllament acústic
La fibra de basalt contínua té excel·lents propietats d'aïllament acústic i d'absorció acústica.Es pot saber pel coeficient d'absorció acústica de la fibra a diferents freqüències que el seu coeficient d'absorció acústica augmenta significativament a mesura que augmenta la freqüència.Per exemple, si es selecciona el material fonoabsorbent de fibra de basalt amb un diàmetre d'1-3 μm (densitat 15 kg/m3, gruix 30 mm), la fibra no es farà malbé amb una freqüència d'àudio de 100-300 Hz. , 400-900 Hz i 1200-7 000 Hz.Els coeficients d'absorció acústica dels materials són 0. 05~0.15, 0. 22~0.75 i 0,85~0,93, respectivament.
Propietats dielèctriques destacades
La resistivitat del volum de la fibra de basalt contínua és un ordre de magnitud superior a la de la fibra de vidre E i té bones propietats dielèctriques.Tot i que el mineral de basalt conté un òxid conductor amb una fracció de massa de gairebé 0,2, després d'un tractament superficial especial amb un agent humectant especial, la tangent de pèrdua dielèctrica de la fibra de basalt és un 50% inferior a la de la fibra de vidre i la resistivitat del volum de la fibra. també és superior a la de la fibra de vidre.
Compatibilitat amb silicats naturals
Té una bona dispersió amb ciment i formigó, força d'unió forta, coeficient d'expansió i contracció tèrmica consistent i bona resistència a la intempèrie.
Higroscopicitat baixa
La higroscopicitat de la fibra de basalt és inferior al 0,1%, que és inferior a la de la fibra d'aramida, la llana de roca i l'amiant.
Baixa conductivitat tèrmica
La conductivitat tèrmica de la fibra de basalt és de 0,031 W/m·K -0,038 W/m·K, que és inferior a la de la fibra d'aramida, fibra de silicat d'alumini, fibra de vidre sense àlcali, llana de roca, fibra de silici, fibra de carboni i inoxidable. acer.
En comparació amb altres fibres, la fibra de basalt té un rendiment excel·lent en molts aspectes.
| Article | Fibra de basalt contínua | Fibra de carboni | Fibra d'aramida | Fibra de vidre |
| Densitat/(g•cm-3) | 2.6-2.8 | 1.7-2.2 | 1.49 | 2,5-2,6 |
| Temperatura de funcionament/℃ | -260~880 | ≤2000 | ≤250 | -60~350 |
| Conductivitat tèrmica/(W/m•K) | 0,031-0,038 | 5-185 | 0,04-0,13 | 0,034-0,040 |
| Resistència de volum/(Ω•m) | 1×1012 | 2×10-5 | 3×1013 | 1×1011 |
| Coeficient d'absorció acústica /% | 0,9-0,99 | 0,8-0,93 | ||
| Mòdul elàstic/GPa | 79,3-93,1 | 230-600 | 70-140 | 72,5-75,5 |
| Resistència a la tracció/MPa | 3000-4840 | 3500-6000 | 2900-3400 | 3100-3800 |
| Diàmetre del monofilament/um | 9-25 | 5-10 | 5-15 | 10-30 |
| Allargament al trencament/% | 1,5-3,2 | 1,3-2,0 | 2,8-3,6 | 2,7-3,0 |
Aplicació de fibra basàltica
Invisible
La fibra de basalt té les característiques d'alta resistència i resistència a alta i baixa temperatura, que és molt adequada per als requisits de material superficial d'avions i míssils.Al mateix temps, té les característiques d'absorció d'ones i permeabilitat magnètica, que poden realitzar la invisibilitat del radar.Així, la fibra de carboni de basalt pot substituir parcialment la fibra de carboni per a avions furtius i míssils.
Antibales
Actualment, les fibres de polietilè de pes molecular ultra alt s'utilitzen habitualment per a armilles antibales, que tenen una baixa resistència a la calor, i la seva força i mòdul disminuiran sota la fusió a alta temperatura de les bales, cosa que afectarà l'efecte antibales.En canvi, la fibra de basalt té una forta resistència a les altes temperatures, de manera que aquest problema no existeix.
Aeroespacial
La fibra de basalt té una conductivitat tèrmica baixa i una bona resistència a la flama.El rang de temperatura de treball és de -269 °C ~ 700 °C, que és resistent tant a altes com a baixes temperatures.Per satisfer els exigents requisits de materials en el camp aeroespacial, la majoria dels materials aeroespacials de Rússia estan fets d'aquest material.
Aplicacions en l'àmbit de l'enginyeria de carreteres
La fibra de basalt té els avantatges d'una alta resistència a la tracció, bones propietats mecàniques, resistència a altes temperatures, protecció UV, resistència àcid, resistència als àlcalis, resistència a la sal i resistència a l'envelliment.En comparació amb altres fibres, el seu rendiment integral és millor i també compleix els requisits de materials en el camp de l'enginyeria de carreteres.Per tant, en els darrers anys s'han utilitzat cada cop més productes de fibra de basalt en enginyeria de carreteres.
Aïllament tèrmic, resistència a la temperatura, camp de protecció contra incendis
La fibra de basalt té les característiques de resistència a altes temperatures i es pot teixir en un drap ignífug, que s'utilitza en alguns camps de protecció contra incendis.També es pot teixir en una bossa de filtre d'alta temperatura per a la filtració a alta temperatura i l'eliminació de pols.A més, també es pot convertir en feltre d'agulla, que s'utilitza en alguns camps d'aïllament tèrmic.
Sector de la construcció
Utilitzant l'excel·lent resistència a la corrosió de la fibra de basalt, es pot combinar amb resina de vinil o epoxi mitjançant pultrusió, bobinat i altres processos per fer un nou tipus de material de construcció.Aquest material té una alta resistència, una excel·lent resistència a l'àcid i una resistència a la corrosió, i es pot utilitzar en enginyeria civil en lloc d'algunes barres d'acer.A més, el coeficient d'expansió de la fibra de basalt és similar al del formigó i no hi haurà una gran tensió de temperatura entre ambdues.
Àmbit de l'automoció
La fibra de basalt té un coeficient de fricció estable i es pot utilitzar en alguns materials que milloren la fricció, com ara pastilles de fre.A causa de l'alt coeficient d'absorció acústica, es pot utilitzar en algunes parts interiors per aconseguir l'efecte d'aïllament acústic i reducció del soroll.
Camp petroquímic
La resistència a la corrosió de la fibra de basalt li confereix avantatges únics en el camp petroquímic.Els habituals són tubs d'alta pressió bobinats combinats amb resina epoxi, que tenen un doble efecte de conservació de la calor i anticorrosió.
Tot i que les fibres de basalt encara tenen problemes com grans fluctuacions en la composició mineral, alts costos de producció i baixa eficiència de producció, aquests problemes són alhora reptes i oportunitats per al desenvolupament i utilització de fibres de basalt.
Amb l'avenç de la tecnologia domèstica de dibuix de fibra de basalt, el rendiment de la fibra de basalt és més estable, el cost és més baix i té una perspectiva d'aplicació molt àmplia.
Hora de publicació: 14-12-2022