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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機纖維材料,是玄武巖石料在1450℃～1500℃熔融后,通過鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續(xù)纖維。無廢氣,、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機環(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,通過漏板快速拉制而成的,。玄武巖連續(xù)纖維不僅強度高,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,對環(huán)境污染小,且產(chǎn)品廢棄后可直接在環(huán)境中降解,無任何危害,因而是一種名副其實的綠色、環(huán)保材料,。我國已把玄武巖纖維列為重點發(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,實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),。玄武巖連續(xù)纖維已在纖維增強復合材料、摩擦材料,、造船材料,、隔熱材料、汽車行業(yè),、高溫過濾織物以及防護領域等多個方面得到了廣泛的應用,。 玄武巖纖維的優(yōu)異特性 力學性能 玄武巖纖維的密度為2.5～2.7 g/cm3,拉伸強度為3 000～3 500 MPa,拉伸彈性模量為100～150 GPa,斷裂伸長為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)纖維其拉伸強度達到4 840 MPa,接近于高強碳纖維,而其成本卻遠低于碳纖維,。 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)進行實驗得出,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400℃,。采用無機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濾器可以在400～650℃ 溫度區(qū)間內(nèi)對壓力為234～254 kg/mm2的空氣進行過濾,。 化學穩(wěn)定性和耐腐蝕性 玄武巖纖維中含有KO,、MgO和TiO等成分,而這些成分對纖維的耐化學腐蝕及防水性能起相當重要的作用。玄武巖纖維與玻璃纖維的化學穩(wěn)定性相比更顯優(yōu)勢,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,因此其制造過程對環(huán)境沒有污染,。且玄武巖纖維能夠自動降解成為土壤的母質(zhì),克服了傳統(tǒng)材料在廢棄過程中需消耗大量的能源和污染環(huán)境等缺點,故玄武巖纖維是21世紀又一種新型的環(huán)保型無機纖維。 在汽車中的應用 汽車用摩擦增強材料 玄武巖纖維不僅強度高,、熱穩(wěn)定性好,、不易損傷對偶、磨損低,、摩擦系數(shù)穩(wěn)定,而且價格適宜,。從下表可以看出,玄武巖纖維的材料密度適中,其拉伸強度與玻璃纖維相當,且玄武巖纖維增強摩擦材料的耐磨性高于石棉纖維、鋼纖維和玻璃纖維,。通過對玄武巖短切纖維增強制動片的性能檢測,認為其具有高溫摩擦系數(shù)穩(wěn)定,、熱衰退小和制動噪音低等特點,適合作為摩擦材料的主增強材料。該材料有利于解決傳統(tǒng)汽車制動器出現(xiàn)的“熱衰退”現(xiàn)象,進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纖維來生產(chǎn)的1052系列摩托車剎車片,。因此,玄武巖纖維應用于摩擦增強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構復合材料,用于汽車制動器、離合器等磨擦增強材料,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)具有廣闊的市場前景,。 汽車用高溫過濾材料 目前汽車用過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)動機進氣過濾和車倉空氣過濾還有汽車尾氣凈化過濾,。但是這些纖維存在著耐熱效果不好,尤其是尾氣過濾中,使用壽命不長。其中聚酯纖維和聚烯烴纖維,均來自于石油產(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前的重點,。 玄武巖纖維的力學性能遠遠超過于聚酯纖維和聚烯烴纖維,且其耐酸堿性能遠遠超過這兩種纖維,使用玄武巖纖維制成的過濾材料具有耐破度高,抗張強度好,性價比高,能完全降解以及優(yōu)良過濾性能,是未來高溫過濾材料的首推材料,。玄武巖纖維汽車過濾材料能夠在高溫條件下將汽車尾氣中的固體粒子過濾分離開來,降低汽車尾氣對城市污染,且其過濾材料具有在高溫條件下長時間使用,而性能保持穩(wěn)定的優(yōu)點。俄羅斯與烏克蘭用連續(xù)玄武巖纖維制成的過濾布在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濾材料的應用,符合新世紀環(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,、行李倉襯墊,、密封過濾氈等大約四十多個部件。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,。目前應用較多的內(nèi)飾材料普遍存在強度不夠,受熱易揮發(fā)對人體有害的氣體,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大于E-玻璃纖維,。 
汽車儀表板 用玄武巖纖維復合材料制作軟質(zhì)汽車儀表板骨架,強度高,彈性模量高,流動性更好,耐沖擊,耐疲勞,耐腐蝕性好,生產(chǎn)周期短,生產(chǎn)效率高,易于實現(xiàn)復雜制件一次成型,。同時儀表板設計厚度也可相應減薄,質(zhì)量相對減輕,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),、信號和照明系統(tǒng)、車身保護和外觀造型結構系統(tǒng),、傳感器和駕駛輔助系統(tǒng)以及行人保護系統(tǒng),。采用玄武巖纖維增強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,、力學性能高,減重達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更好,。 汽車車身 玄武巖的強度和剛度足以滿足汽車車身架構的需要,在減重汽車的同時有著良好的防撞性能,。2009年,日內(nèi)瓦車展展出了德國一款輕型概念車,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,對環(huán)境的污染降至了最低。據(jù)說,它還可以在-260℃～820℃下使用,。一款由意大利Roller Team房車公司設計的環(huán)保概念房車采用了玄武巖纖維墻板,減重達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,其強度和剛度都很高,只有3kg,彈性模量在60多萬次,而鋼板彈簧15 kg,彈性模量15萬次,廠家透漏它們與一德國企業(yè)合作,零部件已裝上試驗車,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)工藝和結構方面生產(chǎn)商都有成熟的方法,未來的幾年消聲器的原材料成為行業(yè)技術的發(fā)展趨勢和著眼點。目前傳統(tǒng)制作消聲器的原材料鋼材的價格在不斷攀升,由于制作消聲器的競爭激烈,使它的價格在不斷下降,整車廠對于配套的消聲器價格也要求不斷降低,這就使消聲器企業(yè)的單位產(chǎn)品利潤有所降低,對消聲器企業(yè)是個不小的考驗,。所以,研究人員在不斷尋找新的材料來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,其斷裂強度仍保持在80%左右;在350℃的條件下,其抗拉強度能保持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期處于低溫-185℃液氮介質(zhì)作用后,其強度幾乎不發(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。
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