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玄武岩纤维在阻燃防护领域的发展现状
发布时间:2018-01-12   浏览次数:307

玄武岩纤维(Basalt Fiber,简称BF),是一种新型无机环保高性能材料,颜色一般为褐色,有些似金色。它是由SiO2、Al2O3、CaO、FeO等氧化物,以及少量杂质组成的,纤维中的每一组分都有其特定的性能。玄武岩连续纤维玄武岩纤维作为一种增强材料,不仅稳定性好,具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,此外,还有绝缘性好、绝热隔音性能优异、透波性能好等优点。因为玄武岩矿石本身给与了玄武岩纤维诸多优良的性能,所以玄武岩纤维自身具有很高的耐久性和优良的力学性能,这些优点在军用和民用领域都非常实用。

目前,用玄武岩纤维纺纱编织成的防火布已经用于阻燃隔热防护服、灭火毯的制作,产品主要应用于消防、冶金、军工等行业。玄武岩纤维的潜在市场是替代玻璃纤维。在建筑加固领域上,玄武岩纤维性能接近碳纤维,价格却比碳纤维低几倍甚至几十倍,在国内的土木工程中可以部分替代价格昂贵的碳纤维用于结构加固补强,降低我国结构加固工程对碳纤维的依存度。在复合材料方面,它可以与各种树脂复合形成复合材料可作为结构材料的应用,可用于风机叶片、车船体结构、耐蚀耐压管道及储罐,以及印刷电路板基材等。

现状与不足

玄武岩在我国分布较广、价格便宜,其纤维制造成本低,相对化学纤维、玻璃纤维、碳纤维等有较为明显的综合优势,替代潜力大,是一种高科技含量和高附加值的新产品。

近些年,绿色防火隔热材料逐渐受到人们的关注。玄武岩纤维作为绿色材料,成为了防火隔热的首选材料,其具备质轻、防火、隔热、美观等特点。由玄武岩纤维织物层、耐高温橡胶层、聚酯纤维膜层、气相沉淀铝反射层和阻燃粘胶与Basofil混纺织物层组成的玄武岩纤维复合防火隔热材料拥有良好的阻燃隔热耐高温性能,在高温环境下,能够吸收一部分热量,隔热效果更好,同时不会燃烧,可以起到更好的防护作用,应用于消防、石油化工、军事和冶金等领域。

据东北大学高分子材料学院教授齐风杰介绍,利用玄武岩纤维制成的防火布,耐高温、隔热效果好,耐温可高达650℃,极限氧指数大于68,大大优于芳纶等有机纤维,特别适合制备工业用防火帘。玄武岩纤维防火布在1000℃火焰作用下,不会发生变形及爆裂现象,耐火时间可以保持在1 小时以上。在潮湿、蒸气、烟雾、含化学气体的环境下同样可以起到防护作用。此外,如果将玄武岩纤维与其它纤维混纺,可制成更高规格的阻燃防火布面料,用于特种部队相关装备具有明显优势。

在国内,目前有多家玄武岩织物的生产厂家所生产的玄武岩面料已经具有相当大的规模,实现了产业化生产,其生产的玄武岩防火布、玄武岩纤维布在性能上非常优越,它们可以用来设计研发新型的阻燃防护服装。在防火隔热产品中方面,玄武岩织物也有广泛的应用,例如:用于防火卷帘、灭火毯等,广泛的应用于工厂、办公室和家庭,为人们缓解了更多现实中的安全隐患。

从目前市场应用来看,国外一直将杜邦公司的Kevlar、Nomex、Teflon 纤维作为防火布的首选原料,以上3 种原料虽然具有抗高温、抗化学反应的性能,但其在370℃以上的高温下会发生碳化和分解现象。而玄武岩纤维防火布是用GBF 公司的7μm~9μm 连续玄武岩纤维细纱编织而成,并且经过了耐高温、无毒害的涂层处理,不会出现熔融滴落、热收缩现象,亦不会有有毒气体排出,完全可以成为Kevlar、Nomex、Teflon 等防火纤维布强有力的替代产品。

玄武岩纤维在生产过程中成丝难度大、工艺控制难,在某些领域限制了玄武岩纤维产业用纺织品的发展。目前全世界仅有俄罗斯、乌克兰、中国等少数几个国家掌握了该生产技术,全世界的总产量不足3500吨,我国企业经过艰苦探索与实践,攻克了玄武岩纤维的制造技术难关,并已批量生产形成一定市场规模。

建议

玄武岩纤维具有优异的热防护性能和机械性能,但是,多方面的数据也显示玄武岩纤维的最大缺点是密度比其他纤维略大。因此,在玄武岩的应用方面应该充分加强玄武岩纤维的研发能力和生产技术水平,在进行织物组织和结构的设计上进行合理的选择工艺参数,以免由于纺织品过重对劳动者或使用者产生额外的劳动负荷,从而将具有良好热防护性能的玄武岩织物应用于阻燃防护领域,也将起到物尽其用、事半功倍的效果。

高性能阻燃纤维在高新产业、尖端技术和特种装备领域有着广泛应用,但在市场需求量大的工业、民用领域应用却比较少,主要原因是其品种较少、价格较高、服用性能较差。玄武岩纤维的极限氧指数极高,且为无机纤维,燃烧无有害气体排放,但其价格较高,服用性能较差,可考虑与其它纤维混纺,使混纺织物既具有高阻燃性,又能降低甚至杜绝燃烧反应中有害气体的排放,如利用玄武岩纤维的阻燃性和棉的舒适性、吸湿透气性相结合,按一定比例混纺,既能保证面料有良好的阻燃性,又有良好的舒适性、环保的同时还能提高产品的服用性能。

企业与科研院所应该注重开发新品种,扩大产能和降低成本,并改善其服用性能,同时开拓高性能阻燃纤维由高端产业向工业、民用领域延伸的渠道,让其展现出越来越强的生命力。

玄武岩纤维作为一种高性能新型纤维,具有性能优势、技术优势和成本优势。目前,我国玄武岩纤维的研发水平与发达国家还有差距,如何将玄武岩纤维的三大优势得到很好的转化,需要进一步完善和优化玄武岩纤维的性能和生产技术。同时,加强产业用纺织品表面改性技术以提高其力学性能和对环境的抗老化性能,开发出具有竞争力和差异化的新产品,拓宽应用范围,加大市场推广,让玄武岩纤维能够更快更好的发挥其优势,促进相关领域产品的升级换代。


来源:玄武岩之家
 关键词:玄武岩纤维
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