玄武巖纖維(Basalt Fiber)是玄武巖礦石經(jīng)過(guò)高溫熔融后,通過(guò)高速拉絲漏板拉制而成,其主要質(zhì)量組成為SiO2(46%~52%,質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)、Al2O3(10%~18%)、CaO+MgO(13%~25%)、FexOy(6%~18%)、Na2O+K2O(2%~10%)、TiO2(1.5%~2%)。玄武巖纖維與其他纖維相比,具有優(yōu)異的力學(xué)性能、寬泛的使用溫度,以及良好的耐磨損、耐腐蝕和抗氧化性能。如玄武巖纖維比碳纖維延展性好、抗氧化性強(qiáng)、使用溫度范圍大,比超高分子量聚乙烯纖維阻燃性好、穩(wěn)定性強(qiáng),比芳綸纖維耐高溫、耐老化,比玻璃纖維耐磨性強(qiáng)、使用溫度廣,且比玻璃纖維成本低,可作為高性能玻璃纖維替代品,近20年來(lái),玄武巖纖維已成為繼碳纖維、芳綸、超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯纖維之后的我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的第四大高技術(shù)纖維。

同時(shí)玄武巖礦產(chǎn)資源多、可再生,我國(guó)的黑龍江、寧夏、四川、山東、河北等地也有豐富的儲(chǔ)量。而玻璃纖維則由葉臘石、石英砂、石灰石、硼鈣石、硼鎂石、螢石等原料制成。由于玄武巖熔化過(guò)程中沒(méi)有硼和其他堿金屬氧化物排出,使連續(xù)玄武巖纖維制造過(guò)程的池爐排放煙塵中無(wú)有害物質(zhì)析出,不向大氣排放有害氣體,無(wú)工業(yè)垃圾及有毒物質(zhì)污染環(huán)境。它在很大程度上可代替玻璃纖維,因而,連續(xù)玄武巖纖維被譽(yù)為21世紀(jì)“火山巖變絲”、“點(diǎn)石成金”的新型環(huán)保纖維。
纖維制備工藝成熟、成本低,是一種可持續(xù)發(fā)展的綠色纖維材料。以玄武巖纖維為增強(qiáng)體、樹(shù)脂為基體制得的玄武巖纖維復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的環(huán)境適應(yīng)性和低廉的價(jià)格,其在車(chē)輛、船舶、航空航天等高新科技領(lǐng)域擁有替代現(xiàn)有玻璃纖維復(fù)合材料的潛力。
連續(xù)玄武巖纖維可被制成粗紗、細(xì)紗、土工布、編織布、短切紗、針刺氈、套管等,應(yīng)用于不同領(lǐng)域。玄武巖纖維具有優(yōu)越的化學(xué)、物理、力學(xué)及高溫性能,因此它可在各行各業(yè)獲得廣泛的應(yīng)用。

另外,玄武巖纖維還是碳纖維的低價(jià)替代品,具有一系列優(yōu)異性能。尤為重要的是,由于它取自天然礦石而無(wú)任何添加劑,是目前為止唯一的無(wú)環(huán)境污染的、不致癌的綠色健康玻璃質(zhì)纖維產(chǎn)品。所以玄武巖纖維在復(fù)合材料的增強(qiáng)材料領(lǐng)域的應(yīng)用,已引起廣泛的重視并將快速發(fā)展。

據(jù)中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)研究發(fā)現(xiàn),2022年產(chǎn)量將達(dá)到2.8-3.3萬(wàn)噸,年增長(zhǎng)率突破10%。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),2022年我國(guó)玄武巖纖維及相關(guān)制品出口量有望突破0.69噸,而進(jìn)口量受俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)影響,今年預(yù)僅達(dá)到10噸左右,可忽略不計(jì)。預(yù)計(jì)2022年中國(guó)玄武巖實(shí)際需求量2.6-2.7萬(wàn)噸左右,比去年略有增長(zhǎng)。總體來(lái)講,從17年至今,玄武巖纖維復(fù)材發(fā)展勢(shì)頭良好,隨著材料對(duì)性能需求和環(huán)保需求的增加,玄武巖纖維的產(chǎn)量呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)。新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)要源于市場(chǎng),更要高于市場(chǎng),應(yīng)主動(dòng)去引導(dǎo)市場(chǎng),例如利用玄武巖纖維優(yōu)異的綜合性能和良好的性?xún)r(jià)比,去開(kāi)發(fā)出更多的新產(chǎn)品。與其他高科技纖維的發(fā)展相比,我國(guó)玄武巖纖維的發(fā)展有希望“后來(lái)者居上”,成為世界玄武巖纖維應(yīng)用大國(guó)。
此文由中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)綜編,文章不用于商業(yè)目的,僅供行業(yè)人士交流,引用請(qǐng)注明出處。