=

玄武巖纖維的定義

玄武巖纖維是以天然玄武巖礦石為原料，經(jīng)1450℃—1500℃高溫熔融后，通過鉑銠合金漏板高速拉絲制成的連續(xù)無機(jī)纖維。其主要成分包括二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣等氧化物，顏色通常為褐色，具有金屬光澤。作為我國重點(diǎn)發(fā)展的四大高性能纖維之一（與碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯并列），它被定位為綠色環(huán)保材料，廢棄后可自然降解，對環(huán)境無害。

玄武巖纖維性能特點(diǎn)

·高強(qiáng)度與高模量

抗拉強(qiáng)度與高強(qiáng)度玻璃纖維相當(dāng)，彈性模量優(yōu)于芳綸和普通玻璃纖維，適用于結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料；

·耐高溫性

使用溫度范圍廣（-260℃—880℃），短期耐溫達(dá)1000℃，長期可在760℃環(huán)境下穩(wěn)定使用；

·化學(xué)穩(wěn)定性

耐酸、耐堿（尤其耐堿性優(yōu)于玻璃纖維），抗腐蝕性強(qiáng)，適用于海洋工程、化工等領(lǐng)域；

·環(huán)保性

原料天然無毒，生產(chǎn)過程中無排放，廢棄后可生物降解；

·功能多樣性

具有電絕緣性、隔音隔熱性、低吸濕性，且熱膨脹系數(shù)與混凝土相近，適合建筑加固；

·表面改性潛力

通過納米粒子涂層或等離子體處理，可提升纖維表面粗糙度和生物親和性，用于水質(zhì)凈化等環(huán)保領(lǐng)域。

玄武巖纖維在紡織領(lǐng)域應(yīng)用

·防護(hù)服裝

消防服、避火服：利用其永久阻燃性（耐760℃高溫），替代石棉、芳綸等材料；

電焊服、爐前工服：短期耐溫達(dá)1000℃，提供高溫作業(yè)保護(hù)。

·功能面料

防油防水布：通過后整理，制成永久阻燃且防污的面料；

軍用裝備：用于裝甲車乘員阻燃服，兼具輕量化和高強(qiáng)度。

·創(chuàng)新應(yīng)用

月面國旗：武漢紡織大學(xué)團(tuán)隊(duì)攻克超細(xì)纖維紡絲技術(shù)，制成嫦娥六號月面展示的玄武巖纖維國旗；

高端箱包：與粘膠纖維混紡，開發(fā)輕量化、耐高溫的箱包材料。

玄武巖纖維憑借環(huán)保性、耐高溫性和多功能性，正在從建筑、交通領(lǐng)域向紡織等高附加值產(chǎn)業(yè)拓展。盡管存在成本和生產(chǎn)技術(shù)瓶頸，但其在防護(hù)服裝、航空航天等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用已展現(xiàn)巨大潛力。未來通過工藝優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化（如《玄武巖纖維代號》國家標(biāo)準(zhǔn)制定，有望進(jìn)一步推動產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

玄武巖纖維的未來發(fā)展方向

玄武巖纖維熔化過程中沒有硼和其他堿金屬氧化物排出，這使得玄武巖纖維的制造過程對環(huán)境無害，無工業(yè)垃圾，不向大氣排放有害氣體，且玄武巖纖維分解后即為土壤母質(zhì)，能自然降解，對環(huán)境不會造成二次污染。因此，作為 21 世紀(jì)的一種新型環(huán)保材料，玄武巖纖維成為目前研究的熱點(diǎn)，也成為了很多行業(yè)爭相使用的原材料。玄武巖纖維具有原料充足 、材料環(huán)保、優(yōu)異的耐高溫和熱震穩(wěn)定性能、較好的化學(xué)穩(wěn)定性、較高的彈性模量和抗拉強(qiáng)度、較高的吸音系數(shù)、良好的電絕緣性和介電性能、天然的硅酸鹽相溶性、較低的吸濕性、較低的熱傳導(dǎo)系數(shù)等優(yōu)勢性能 。

我國自1970年代開始，中國建筑材料科學(xué)研究總院、南京玻璃纖維研究設(shè)計院等單位對連續(xù)玄武巖纖維的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了研究，2000年后國內(nèi)在改進(jìn)外國生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了玄武巖連續(xù)纖維的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，并逐步實(shí)現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)研發(fā)，2002年，我國將“連續(xù)玄武巖纖維及其復(fù)合材料”列入國家863計劃。目前該項(xiàng)目正成為各地發(fā)展高技術(shù)材料熱門選擇的對象?！笆濉逼陂g，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的863計劃成果為玄武巖纖維項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

從國內(nèi)第一座玄武巖連續(xù)纖維拉絲爐誕生，到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的今天，國內(nèi)玄武巖連續(xù)纖維產(chǎn)業(yè)走過了最艱難的20年，完成了從無到有、從有到強(qiáng)的艱辛歷程。近年來，玄武巖纖維在我國發(fā)展較為迅速，我國成為擁有世界上最領(lǐng)先的玄武巖纖維生產(chǎn)技術(shù)的幾個國家之一。

一、玄武巖纖維在國防軍工領(lǐng)域方面的應(yīng)用

玄武巖纖維是繼碳纖維、芳綸、超高相對分子質(zhì)量聚乙烯纖維之后的第四大高技術(shù)纖維。它是21世紀(jì)在國防軍工領(lǐng)域有著非常重要應(yīng)用的一種高技術(shù)纖維，是體現(xiàn)國防科技戰(zhàn)略布局的一種新材料。玄武巖纖維為增強(qiáng)體可制成各種性能優(yōu)異的復(fù)合材料，在航空航天、火箭、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機(jī)、核潛艇、軍艦、坦克等武器裝備的國防軍工領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。它可以促進(jìn)軍隊(duì)武器裝備的升級換代，增強(qiáng)軍隊(duì)的戰(zhàn)斗力；可在某些領(lǐng)域替代碳纖維，節(jié)約相關(guān)武器裝備的制造成本；可形成新的軍民兩用技術(shù)。寓軍于民，有力地推動我國未來這一重大高科技產(chǎn)業(yè)的形成。因此，開展玄武巖纖維在國防軍工領(lǐng)域的應(yīng)用研究有著十分重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。

二、玄武巖纖維在土木建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

玄武巖纖維抗拉強(qiáng)度高，同時耐酸又耐堿，與混凝土有著基本相同的成分，密度也接近，所以玄武巖纖維的相容性和分散性好于其他增強(qiáng)纖維，可用來替代鋼筋作混凝土建筑結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)材料，不僅能提高建筑物強(qiáng)度，還能大大延長建筑物的使用壽命。它能從根本上大幅度地提高建筑質(zhì)量，增強(qiáng)抗震加固、抗沖性、防火安全性、吸音、消音和保暖節(jié)能效果。同時也能作為建設(shè)堤壩和灌溉工程用增強(qiáng)材料以及港口碼頭建設(shè)的增強(qiáng)材料。用玄武巖連續(xù)纖維編織物和無捻粗紗制成的土工材料，可用來加固堤壩、水電站水壩、高速公路和立交橋等。

三、玄武巖纖維在消防防彈方面的應(yīng)用

玄武巖纖維用于防火服正處于起步階段，由于其本身的特殊性能，用于防火服領(lǐng)域有較大的優(yōu)勢。玄武巖纖維是無機(jī)纖維，具有不燃性、耐溫性(-269～700℃)、無有毒氣體排出、絕熱性好、無熔融或滴落、強(qiáng)度高、無熱收縮現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)。如果玄武巖纖維與其它纖維混紡可制成阻燃面料，用于部隊(duì)的相關(guān)阻燃裝備優(yōu)勢較大。同時玄武巖纖維可用作坦克、裝甲車、防爆車、防爆毯、炮彈箱、軍事工事的坑道門等，有著較高的應(yīng)用價值和廣闊的發(fā)展前景。

四、玄武巖纖維在交通運(yùn)輸方面的應(yīng)用

玄武巖纖維是天然綠色的新材料，將為我國交通運(yùn)輸領(lǐng)域的基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)揮升級換代的作用。首先，玄武巖纖維可以提高我國交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的質(zhì)量，降低成本，促進(jìn)交通運(yùn)輸業(yè)的升級換代。我國“十一五”期間要優(yōu)先發(fā)展交通運(yùn)輸業(yè)，即將建設(shè)鐵路新線1.7萬公里，其中客運(yùn)專線7000公里；進(jìn)一步完善國家高速公路網(wǎng)在內(nèi)的公路網(wǎng)絡(luò)，公路總里程達(dá)到230萬公里，其中高速公路6.5萬公里。此外還有大量的港口、機(jī)場建設(shè)的工程。其次，玄武巖纖維是碳纖維的低價替代品，有些性能還高于碳纖維，這可以從一定程度上緩解我國碳纖維、芳綸等高技術(shù)纖維短缺帶來的一些供求矛盾。尤其是從戰(zhàn)略層面上看，面對我國碳纖維落后的現(xiàn)狀，大力發(fā)展玄武巖纖維不失為是一種彌補(bǔ)碳纖維不足和“引領(lǐng)未來”的戰(zhàn)略選擇。再者，玄武巖纖維用先進(jìn)材料的制造技術(shù)，特別是綠色制備技術(shù)增加了新的基礎(chǔ)原材料，達(dá)到了節(jié)能、降耗和環(huán)境友好的目的。此外，玄武巖纖維還用于汽車貨架、車內(nèi)扶手、公共車行李架、汽車制造用輸送架、冷藏車結(jié)構(gòu)、隔熱壁板、座椅等。

五、玄武巖纖維在石油化工領(lǐng)域方面的應(yīng)用

玄武巖纖維復(fù)合材料可引發(fā)石油天然氣管道業(yè)的革命。用玄武巖纖維纏繞環(huán)氧樹脂的復(fù)合管材可用于輸送石油、天然氣、冷熱水、化學(xué)腐蝕液體、散料、電纜管道、低壓和高壓鋼瓶和出油管等。以石油管道為例，玄武巖纖維管道施工投產(chǎn)后，連續(xù)使用期限為80年。同時玄武巖纖維具有優(yōu)良的耐高溫性，可以用作壓機(jī)緩沖墊，冷藏或氣體液體槽罐的隔熱材料，高溫凈化過濾材料。

六、玄武巖纖維在電子工業(yè)方面的應(yīng)用

玄武巖纖維聚合物基復(fù)合材料是優(yōu)良的絕熱和絕緣材料。玄武巖纖維的體積電阻率比E玻璃纖維高一個數(shù)量級，利用玄武巖纖維的這一介電特性和吸濕低、耐溫的特性，可以制成高質(zhì)量多層印刷電路板的覆銅板。同時也可用作為絕緣線皮，變壓器模與增強(qiáng)部件。此外，玄武巖纖維可用作風(fēng)力發(fā)電葉片的增強(qiáng)材料。

七、玄武巖纖維在體育休閑領(lǐng)域中的應(yīng)用

玄武巖纖維是最早應(yīng)用在此領(lǐng)域的纖維之一，就是因?yàn)樾鋷r纖維具有優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度。國外已開發(fā)的產(chǎn)品有：釣魚桿、曲棍棒、天線、滑雪板、雨傘柄、撐桿、弓箭和駑弓、運(yùn)動場坐凳等。

八、玄武巖纖維在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

纖維的酸度系數(shù)越低，其化學(xué)耐久性越好，使用溫度也越高。pH值越高，堿性氧化物越多，抗水性能就越差。根據(jù)上海俄金有限公司計算，玄武巖纖維的酸度系數(shù)為5.48，pH值為1.7。所以玄武巖纖維具有特殊的耐溫性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，用作高溫過濾材料，有利于抗生素生產(chǎn)過程中空氣凈化和消毒。

玄武巖纖維及其復(fù)合材料是21世紀(jì)的綠色環(huán)保材料，是世界高技術(shù)纖維行業(yè)中可持續(xù)發(fā)展的有競爭力的新材料產(chǎn)業(yè)，由于它可替代玻璃纖維、石棉和部分碳纖維，且性能優(yōu)異，制造成本相對較低，替代潛力很大，可填補(bǔ)我國新材料領(lǐng)域的空白。玄武巖纖維在未來會擁有更廣闊的市場應(yīng)用前景且各個領(lǐng)域?qū)π鋷r纖維的需求量也會不斷增加，因此加快對玄武巖纖維及其制品的研究與開發(fā)對促進(jìn)我國玄武巖大規(guī)模的生產(chǎn)具有舉足輕重的意義。 ? ? ? ?

來源 |NTMT紡織新材料