|
玄武巖纖維材料是用火山噴發(fā)形成的玄武巖為原料加工而成的無(wú)機(jī)纖維材料,是玄武巖石料在1450℃～1500℃熔融后,通過(guò)鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續(xù)纖維,。無(wú)廢氣、廢水、廢渣排放,是一種低投入,、高產(chǎn)出,、低耗能,、少排放的環(huán)境友好型新材料,。純天然玄武巖纖維的顏色一般為褐色,有些似金色。 玄武巖纖維是一種新型無(wú)機(jī)環(huán)保綠色高性能纖維材料,它是由二氧化硅,、氧化鋁,、氧化鈣、氧化鎂,、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后,通過(guò)漏板快速拉制而成的,。玄武巖連續(xù)纖維不僅強(qiáng)度高,而且還具有電絕緣、耐腐蝕,、耐高溫等多種優(yōu)異性能,。此外,玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝決定了產(chǎn)生的廢棄物少,對(duì)環(huán)境污染小,且產(chǎn)品廢棄后可直接在環(huán)境中降解,無(wú)任何危害,因而是一種名副其實(shí)的綠色、環(huán)保材料,。我國(guó)已把玄武巖纖維列為重點(diǎn)發(fā)展的四大纖維(碳纖維,、芳綸、超高分子量聚乙烯,、玄武巖纖維)之一,實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),。玄武巖連續(xù)纖維已在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、摩擦材料,、造船材料,、隔熱材料、汽車行業(yè),、高溫過(guò)濾織物以及防護(hù)領(lǐng)域等多個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用,。 玄武巖纖維的優(yōu)異特性 力學(xué)性能 玄武巖纖維的密度為2.5～2.7 g/cm3,拉伸強(qiáng)度為3 000～3 500 MPa,拉伸彈性模量為100～150 GPa,斷裂伸長(zhǎng)為3.2% ,莫氏硬度為6.5～7.5°,因此它具有優(yōu)異的耐磨、抗拉增強(qiáng)性能,。加拿大一家公司研制生產(chǎn)的玄武巖連續(xù)纖維其拉伸強(qiáng)度達(dá)到4 840 MPa,接近于高強(qiáng)碳纖維,而其成本卻遠(yuǎn)低于碳纖維,。 吸音性能 玄武巖纖維具有優(yōu)異的吸聲性能,將其制品在不同音頻下的吸音系數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出,隨著頻率的增加,它的吸聲系數(shù)顯著增加 。如選用材料直徑1～3 μm的玄武巖纖維制成的(密度為15 kg/cm3 ,厚度為30 mm)吸音材料 高熱穩(wěn)定性 玄武巖纖維及其制品可以在600℃條件下使用,而玻璃纖維在相同條件下的使用溫度一般不超過(guò)400℃,。采用無(wú)機(jī)粘合劑制造的玄武巖纖維隔熱材料可以在700℃條件下使用,。此外,玄武巖礦石的成分比例的調(diào)整能夠制成可在800℃下工作的耐高溫材料。玄武巖纖維制成的過(guò)濾器可以在400～650℃ 溫度區(qū)間內(nèi)對(duì)壓力為234～254 kg/mm2的空氣進(jìn)行過(guò)濾,。 化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性 玄武巖纖維中含有KO,、MgO和TiO等成分,而這些成分對(duì)纖維的耐化學(xué)腐蝕及防水性能起相當(dāng)重要的作用。玄武巖纖維與玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性相比更顯優(yōu)勢(shì),特別是在堿性和酸性介質(zhì)中更加明顯,。 綠色環(huán)保性 玄武巖礦石在熔化過(guò)程中不產(chǎn)生硼和其它堿金屬氧化物等有害氣體,因此其制造過(guò)程對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染,。且玄武巖纖維能夠自動(dòng)降解成為土壤的母質(zhì),克服了傳統(tǒng)材料在廢棄過(guò)程中需消耗大量的能源和污染環(huán)境等缺點(diǎn),故玄武巖纖維是21世紀(jì)又一種新型的環(huán)保型無(wú)機(jī)纖維,。 在汽車中的應(yīng)用 汽車用摩擦增強(qiáng)材料 玄武巖纖維不僅強(qiáng)度高,、熱穩(wěn)定性好,、不易損傷對(duì)偶、磨損低,、摩擦系數(shù)穩(wěn)定,而且價(jià)格適宜,。從下表可以看出,玄武巖纖維的材料密度適中,其拉伸強(qiáng)度與玻璃纖維相當(dāng),且玄武巖纖維增強(qiáng)摩擦材料的耐磨性高于石棉纖維、鋼纖維和玻璃纖維,。通過(guò)對(duì)玄武巖短切纖維增強(qiáng)制動(dòng)片的性能檢測(cè),認(rèn)為其具有高溫摩擦系數(shù)穩(wěn)定,、熱衰退小和制動(dòng)噪音低等特點(diǎn),適合作為摩擦材料的主增強(qiáng)材料。該材料有利于解決傳統(tǒng)汽車制動(dòng)器出現(xiàn)的“熱衰退”現(xiàn)象,進(jìn)而減少交通事故的產(chǎn)生,。西班牙GALFER公司已成功開發(fā)以玄武巖纖維作為主增強(qiáng)纖維來(lái)生產(chǎn)的1052系列摩托車剎車片,。因此,玄武巖纖維應(yīng)用于摩擦增強(qiáng)材料既有利于增加汽車摩擦材料的壽命,提高摩擦材料的使用溫度,又能解決當(dāng)前摩擦材料的存在的各種不利因素。采用玄武巖纖維制成的耐高溫結(jié)構(gòu)復(fù)合材料,用于汽車制動(dòng)器,、離合器等磨擦增強(qiáng)材料,既為汽車的高速化發(fā)展助力,又有利于提升汽車的安全性能,其開發(fā)具有廣闊的市場(chǎng)前景,。 汽車用高溫過(guò)濾材料 目前汽車用過(guò)濾材料主要使用的纖維有粘膠纖維,聚酯纖維,以及聚烯烴纖維,主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣過(guò)濾和車倉(cāng)空氣過(guò)濾還有汽車尾氣凈化過(guò)濾。但是這些纖維存在著耐熱效果不好,尤其是尾氣過(guò)濾中,使用壽命不長(zhǎng),。其中聚酯纖維和聚烯烴纖維,均來(lái)自于石油產(chǎn)業(yè),而石油是一種不可再生資源,因此尋求一種可再生的高性能的纖維成為當(dāng)前的重點(diǎn),。 玄武巖纖維的力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)于聚酯纖維和聚烯烴纖維,且其耐酸堿性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這兩種纖維,使用玄武巖纖維制成的過(guò)濾材料具有耐破度高,抗張強(qiáng)度好,性價(jià)比高,能完全降解以及優(yōu)良過(guò)濾性能,是未來(lái)高溫過(guò)濾材料的首推材料。玄武巖纖維汽車過(guò)濾材料能夠在高溫條件下將汽車尾氣中的固體粒子過(guò)濾分離開來(lái),降低汽車尾氣對(duì)城市污染,且其過(guò)濾材料具有在高溫條件下長(zhǎng)時(shí)間使用,而性能保持穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn),。俄羅斯與烏克蘭用連續(xù)玄武巖纖維制成的過(guò)濾布在900 ℃的高溫下,連續(xù)玄武巖纖維的質(zhì)量損耗僅為12%,。玄武巖纖維汽車用過(guò)濾材料的應(yīng)用,符合新世紀(jì)環(huán)保的要求,也有利于滿足人們追求高性能汽車的要求。 汽車內(nèi)飾材料 汽車用內(nèi)飾材料主要有皮質(zhì)內(nèi)飾,、金屬內(nèi)飾,、塑料內(nèi)飾、紡織品內(nèi)飾等等,。其應(yīng)用范圍主要包括汽車內(nèi)部的頂棚,、門襯板、地氈,、座椅,、安全帶、隔音氈,、行李倉(cāng)襯墊,、密封過(guò)濾氈等大約四十多個(gè)部件。要求內(nèi)飾材料必須具有高剛度,、輕量化,、阻燃、低成本,且不污染環(huán)境,。目前應(yīng)用較多的內(nèi)飾材料普遍存在強(qiáng)度不夠,受熱易揮發(fā)對(duì)人體有害的氣體,以及減振,、隔熱、吸音性能較差,特別是材料的聲阻性能和降低噪音性能低于行業(yè)所要求的水平,因此開發(fā)新型的具有遇熱不揮發(fā)有害氣體,且耐熱、吸音,、機(jī)械性能高的材料具有十分重要的意義,。與內(nèi)飾材料中使用較為廣泛的玻璃纖維相比,玄武巖纖維的吸音及耐熱性能遠(yuǎn)大于E-玻璃纖維。 
汽車儀表板 用玄武巖纖維復(fù)合材料制作軟質(zhì)汽車儀表板骨架,強(qiáng)度高,彈性模量高,流動(dòng)性更好,耐沖擊,耐疲勞,耐腐蝕性好,生產(chǎn)周期短,生產(chǎn)效率高,易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜制件一次成型,。同時(shí)儀表板設(shè)計(jì)厚度也可相應(yīng)減薄,質(zhì)量相對(duì)減輕,一般可減輕質(zhì)量25%左右,。汽車軟質(zhì)儀表板骨架要求材料耐熱、耐濕且剛性好,不易變形等,。玄武巖纖維復(fù)合材料完全滿足要求,。 汽車前端支架 前端模塊起著連接汽車前端和功能集成的作用。一般,前端模塊可以包括6大部件:即前端支架,、冷卻空調(diào)系統(tǒng),、信號(hào)和照明系統(tǒng)、車身保護(hù)和外觀造型結(jié)構(gòu)系統(tǒng),、傳感器和駕駛輔助系統(tǒng)以及行人保護(hù)系統(tǒng),。采用玄武巖纖維增強(qiáng)PP材料整體塑成型制作的前端支架耐腐蝕、抗沖擊,、尺寸穩(wěn)定性好,、力學(xué)性能高,減重達(dá)20%～40%。目前各大自主品牌車企都在積極研發(fā)中,使之成為汽車工業(yè)的主要原材料之一,尤其是較重型汽車上使用效果會(huì)更好,。 汽車車身 玄武巖的強(qiáng)度和剛度足以滿足汽車車身架構(gòu)的需要,在減重汽車的同時(shí)有著良好的防撞性能,。2009年,日內(nèi)瓦車展展出了德國(guó)一款輕型概念車,它使用玄武巖材料做車身,比使用玻璃纖維做車身的減少了30%的重量,還可以100%回收利用,對(duì)環(huán)境的污染降至了最低。據(jù)說(shuō),它還可以在-260℃～820℃下使用,。一款由意大利Roller Team房車公司設(shè)計(jì)的環(huán)保概念房車采用了玄武巖纖維墻板,減重達(dá)40%,。 汽車彈簧 汽車經(jīng)常采用鋼板彈簧安裝在汽車懸架上,目的是起到減震的作用。卷耳與板彈簧鏈接部位采用鉚釘鏈接,鏈接部位容易出現(xiàn)疲勞折斷,縮短了板彈簧的使用壽命,。為解決以上問(wèn)題,吉林通鑫玄武巖科技有限公司生產(chǎn)了玄武巖纖維板彈簧,其強(qiáng)度和剛度都很高,只有3kg,彈性模量在60多萬(wàn)次,而鋼板彈簧15 kg,彈性模量15萬(wàn)次,廠家透漏它們與一德國(guó)企業(yè)合作,零部件已裝上試驗(yàn)車,表現(xiàn)良好,。 汽車消聲器材料 消聲器是解決汽車噪聲的主要手段,在消聲器的生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu)方面生產(chǎn)商都有成熟的方法,未來(lái)的幾年消聲器的原材料成為行業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和著眼點(diǎn)。目前傳統(tǒng)制作消聲器的原材料鋼材的價(jià)格在不斷攀升,由于制作消聲器的競(jìng)爭(zhēng)激烈,使它的價(jià)格在不斷下降,整車廠對(duì)于配套的消聲器價(jià)格也要求不斷降低,這就使消聲器企業(yè)的單位產(chǎn)品利潤(rùn)有所降低,對(duì)消聲器企業(yè)是個(gè)不小的考驗(yàn),。所以,研究人員在不斷尋找新的材料來(lái)代替以前常用的鋼鐵材料,。 玄武巖纖維的耐熱性比耐高溫的石英玻璃纖維好。在450℃條件下,其斷裂強(qiáng)度仍保持在80%左右;在350℃的條件下,其抗拉強(qiáng)度能保持75%以上,。這表明連續(xù)玄武巖纖維具有完美的耐溫性,與其他纖維相比其耐熱氧化性能更加明顯,成為耐高溫材料使用在長(zhǎng)期處于低溫-185℃液氮介質(zhì)作用后,其強(qiáng)度幾乎不發(fā)生變化,足以證明它是有效的低溫絕熱材料,。玄武巖纖維隔音效果好,可用作隔音材料,玄武巖纖維材料密度15kg/m3;厚度30mm;隔離壁面與材料的間距0.0mm的性能數(shù)據(jù)為:頻率范圍為1200～7000Hz;法向吸音系數(shù)0.86～0.99。
|