Cos'è la fibra di basalto?
La fibra di basalto è una fibra continua costituita da roccia basaltica naturale come materia prima principale.Dopo la fusione a 1450-1500 ℃, viene trafilato attraverso una boccola di trafilatura in lega di platino-rodio ad alta velocità.Il colore è generalmente marrone e ha una lucentezza metallica.È composto da ossidi come biossido di silicio, ossido di alluminio, ossido di calcio, ossido di magnesio, ossido di ferro e biossido di titanio.La fibra di basalto ha molte proprietà eccellenti come elevata resistenza, isolamento elettrico, resistenza alla corrosione, resistenza alle alte temperature, anti-invecchiamento, ecc., Ha una buona compatibilità con l'ambiente e non produce inquinamento secondario.Pertanto, è un vero e proprio nuovo materiale di protezione ambientale verde ad alte prestazioni.
il mio paese ha elencato la fibra di basalto come una delle quattro fibre principali (fibra di carbonio, fibra aramidica, polietilene ad altissimo peso molecolare, fibra di basalto) per lo sviluppo chiave.Le esigenze dell'aviazione e di altri settori hanno ampie prospettive di applicazione.
Il processo di produzione della fibra di basalto
La roccia di basalto naturale formata dall'eruzione vulcanica viene utilizzata come materia prima, frantumata e messa nel forno di fusione, riscaldata a uno stato fuso di 1450 ~ 1500 ° C e rapidamente trafilata attraverso una boccola di trafilatura in lega di platino-rodio e fibra di basalto viene prodotto in questo modo.
In breve, il processo di produzione della fibra di basalto consiste nel "disegnare" la dura roccia vulcanica di basalto in seta ad alta temperatura.
Il diametro della fibra di basalto prodotta dalla tecnologia esistente può raggiungere i 6~13μm, che è più sottile di un capello.
Il suo processo di produzione è mostrato nella figura sottostante.
Magma fuso
Disegno
In quanto sostanza di silicato inorganico amorfo, la fibra di basalto ha un breve periodo di produzione, un processo semplice, nessuna acqua di scarico industriale e gas di scarico e un alto valore aggiunto.È noto come il "nuovo materiale verde" nel 21° secolo.
Eccellenti prestazioni della fibra di basalto
Le fibre continue di puro basalto naturale sono di colore dorato e si presentano come cilindri lisci a sezione perfettamente circolare.La fibra di basalto ha un'alta densità e un'elevata durezza, quindi ha un'eccellente resistenza all'usura e resistenza alla trazione.La fibra di basalto è una sostanza amorfa e la sua temperatura di servizio è generalmente di -269~700°C (il punto di rammollimento è 960°C).È resistente agli acidi e agli alcali, ha una forte resistenza ai raggi UV, bassa igroscopicità e buona resistenza ambientale.Inoltre, presenta i vantaggi di un buon isolamento, filtrabilità ad alta temperatura, resistenza alle radiazioni e buona permeabilità alle onde, stabilità agli shock termici, pulizia ambientale ed eccellente rapporto tra prestazioni strutturali e qualità strutturale.
Materie prime sufficienti
La fibra di basalto viene prodotta trafilando dopo la fusione del minerale di basalto e le riserve di minerale di basalto sulla terra e sulla luna sono piuttosto oggettive e il costo delle materie prime è relativamente basso.
Materiali ecocompatibili
Il minerale di basalto è un materiale naturale, durante il processo di produzione non vengono scaricati boro o altri ossidi di metalli alcalini, quindi nessuna sostanza nociva viene precipitata nel fumo e nella polvere e non inquinerà l'atmosfera.Inoltre, il prodotto ha una lunga durata, quindi è un nuovo tipo di materiale ecologico attivo per la protezione dell'ambiente a basso costo, ad alte prestazioni e pulizia ideale.
Alta temperatura e resistenza all'acqua
L'intervallo di temperatura operativa della fibra di basalto continua è generalmente di -269 ~ 700 ° C (il punto di rammollimento è 960 ° C), mentre quello della fibra di vetro è di -60 ~ 450 ° C e la temperatura operativa massima della fibra di carbonio può raggiungere solo 500 °C. °C.Soprattutto quando la fibra di basalto lavora a 600°C, la sua resistenza dopo la frattura può ancora mantenere l'80% della sua resistenza originale;quando lavora a 860°C senza ritiro, anche la lana minerale con un'eccellente resistenza alla temperatura può solo mantenere in questo momento la resistenza dopo la rottura.50%-60%, la lana di vetro viene completamente distrutta.La fibra di carbonio produce CO e CO2 a circa 300°C.Le fibre di basalto possono mantenere un'elevata resistenza sotto l'azione di acqua calda a 70 °C e le fibre di basalto possono perdere parte della loro resistenza dopo 1200 ore.
Buona stabilità chimica e resistenza alla corrosione
La fibra continua di basalto contiene componenti come K2O, MgO) e TiO2, e questi componenti sono estremamente utili per migliorare la resistenza alla corrosione chimica e le prestazioni impermeabili della fibra e svolgono un ruolo molto importante.Rispetto alla stabilità chimica della fibra di vetro, presenta più vantaggi, specialmente nei mezzi alcalini e acidi.La fibra di basalto può anche mantenere una maggiore resistenza in una soluzione satura di Ca(OH)2 e in mezzi alcalini come il cemento.Proprietà di corrosione alcalina.
Alto modulo di elasticità e resistenza alla trazione
Il modulo elastico della fibra di basalto è: 9100 kg/mm-11000 kg/mm, superiore a quello della fibra di vetro priva di alcali, dell'amianto, della fibra aramidica, della fibra di polipropilene e della fibra di silicio.La resistenza alla trazione della fibra di basalto è di 3800-4800 MPa, che è superiore a quella della fibra di carbonio di grandi dimensioni, aramide, fibra PBI, fibra di acciaio, fibra di boro e fibra di allumina ed è paragonabile alla fibra di vetro S.La fibra di basalto ha una densità di 2,65-3,00 g/cm3 e un'elevata durezza di 5-9 sulla scala Mohs, quindi ha un'eccellente resistenza all'usura e alla trazione.La sua resistenza meccanica supera di gran lunga quella delle fibre naturali e delle fibre sintetiche, quindi è un materiale di rinforzo ideale e le sue eccellenti proprietà meccaniche sono in prima linea tra le quattro fibre ad alte prestazioni.
Ottimo isolamento acustico
La fibra continua di basalto ha eccellenti proprietà di isolamento acustico e assorbimento acustico.Si può sapere dal coefficiente di assorbimento acustico della fibra a diverse frequenze che il suo coefficiente di assorbimento acustico aumenta notevolmente all'aumentare della frequenza.Ad esempio, se viene selezionato il materiale fonoassorbente in fibra di basalto con un diametro di 1-3 μm (densità 15 kg/m3, spessore 30 mm), la fibra non verrà danneggiata nella condizione di frequenza audio di 100-300 Hz , 400-900 Hz e 1200-7 000 Hz.I coefficienti di assorbimento acustico dei materiali sono 0. 05~0.15, 0. 22~0.75 e 0,85~0,93, rispettivamente.
Eccezionali proprietà dielettriche
La resistività di volume della fibra di basalto continua è di un ordine di grandezza superiore a quella della fibra di vetro E e ha buone proprietà dielettriche.Sebbene il minerale di basalto contenga un ossido conduttivo con una frazione di massa di quasi 0,2, dopo uno speciale trattamento superficiale con uno speciale agente bagnante, la tangente di perdita dielettrica della fibra di basalto è inferiore del 50% rispetto a quella della fibra di vetro e la resistività di volume della fibra è anche superiore a quello della fibra di vetro.
Compatibilità con i silicati naturali
Ha una buona dispersione con cemento e calcestruzzo, forte forza legante, costante espansione termica e coefficiente di contrazione e buona resistenza agli agenti atmosferici.
Bassa igroscopicità
L'igroscopicità della fibra di basalto è inferiore allo 0,1%, inferiore a quella della fibra aramidica, della lana di roccia e dell'amianto.
Bassa conducibilità termica
La conducibilità termica della fibra di basalto è 0,031 W/m·K -0,038 W/m·K, che è inferiore a quella di fibra aramidica, fibra di silicato di alluminio, fibra di vetro priva di alcali, lana di roccia, fibra di silicio, fibra di carbonio e acciaio inossidabile acciaio.
Rispetto ad altre fibre, la fibra di basalto ha prestazioni eccellenti sotto molti aspetti.
| Articolo | Fibra continua di basalto | Fibra di carbonio | Fibra aramidica | Fibra di vetro |
| Densità/(g•cm-3) | 2.6-2.8 | 1.7-2.2 | 1.49 | 2.5-2.6 |
| Temperatura di esercizio/℃ | -260~880 | ≤2000 | ≤250 | -60~350 |
| Conducibilità termica/(W/m•K) | 0,031-0,038 | 5-185 | 0,04-0,13 | 0,034-0,040 |
| Resistenza volume/(Ω•m) | 1×1012 | 2×10-5 | 3×1013 | 1×1011 |
| Coefficiente di assorbimento acustico /% | 0,9-0,99 | 0,8-0,93 | ||
| Modulo elastico/GPa | 79.3-93.1 | 230-600 | 70-140 | 72,5-75,5 |
| Resistenza alla trazione/MPa | 3000-4840 | 3500-6000 | 2900-3400 | 3100-3800 |
| Monofilo Diametro/um | 9-25 | 5-10 | 5-15 | 10-30 |
| Allungamento a rottura/% | 1.5-3.2 | 1.3-2.0 | 2.8-3.6 | 2,7-3,0 |
Applicazione di fibra di basalto
Invisibile
La fibra di basalto ha le caratteristiche di elevata resistenza e resistenza alle alte e basse temperature, che è molto adatta ai requisiti del materiale di superficie di aerei e missili.Allo stesso tempo, ha le caratteristiche di assorbimento delle onde e permeabilità magnetica, che possono realizzare l'invisibilità radar.Quindi la fibra di carbonio di basalto può sostituire parzialmente la fibra di carbonio per aerei e missili invisibili.
Antiproiettile
Allo stato attuale, le fibre di polietilene ad altissimo peso molecolare vengono solitamente utilizzate per giubbotti antiproiettile, che hanno una bassa resistenza al calore e la loro forza e modulo diminuiranno sotto lo scioglimento ad alta temperatura dei proiettili, il che influirà sull'effetto antiproiettile.Al contrario, la fibra di basalto ha una forte resistenza alle alte temperature, quindi questo problema non esiste.
Aerospaziale
La fibra di basalto ha una bassa conduttività termica e un buon ritardo di fiamma.L'intervallo di temperatura di lavoro è compreso tra -269°C e 700°C, resistente sia alle alte che alle basse temperature.Per soddisfare i severi requisiti dei materiali nel settore aerospaziale, la maggior parte dei materiali aerospaziali russi sono realizzati con questo materiale.
Applicazioni nel campo dell'ingegneria stradale
La fibra di basalto presenta i vantaggi di un'elevata resistenza alla trazione, buone proprietà meccaniche, resistenza alle alte temperature, protezione UV, resistenza agli acidi, resistenza agli alcali, resistenza al sale e resistenza all'invecchiamento.Rispetto ad altre fibre, le sue prestazioni globali sono migliori e soddisfano anche i requisiti per i materiali nel campo dell'ingegneria stradale.Pertanto, negli ultimi anni, sempre più prodotti in fibra di basalto sono stati utilizzati nell'ingegneria stradale.
Isolamento termico, resistenza alla temperatura, campo di protezione antincendio
La fibra di basalto ha le caratteristiche di resistenza alle alte temperature e può essere tessuta in un tessuto ignifugo, utilizzato in alcuni campi di protezione antincendio.Può anche essere tessuto in un sacchetto filtro ad alta temperatura per la filtrazione ad alta temperatura e la rimozione della polvere.Inoltre, può anche essere trasformato in feltro agugliato, utilizzato in alcuni campi di isolamento termico.
Settore edile
Utilizzando l'eccellente resistenza alla corrosione della fibra di basalto, può essere composta con resina vinilica o epossidica attraverso pultrusione, avvolgimento e altri processi per creare un nuovo tipo di materiale da costruzione.Questo materiale ha un'elevata resistenza, un'eccellente resistenza agli acidi e alla corrosione e può essere utilizzato nell'ingegneria civile al posto di alcune barre d'acciaio.Inoltre, il coefficiente di dilatazione della fibra di basalto è simile a quello del calcestruzzo e non ci sarà un grande stress termico tra i due.
Settore automobilistico
La fibra di basalto ha un coefficiente di attrito stabile e può essere utilizzata in alcuni materiali che migliorano l'attrito, come le pastiglie dei freni.A causa dell'elevato coefficiente di assorbimento acustico, può essere utilizzato su alcune parti interne per ottenere l'effetto di isolamento acustico e riduzione del rumore.
Settore petrolchimico
La resistenza alla corrosione della fibra di basalto le conferisce vantaggi unici nel campo petrolchimico.I più comuni sono tubi di avvolgimento ad alta pressione combinati con resina epossidica, che hanno un duplice effetto di conservazione del calore e anticorrosione.
Sebbene le fibre di basalto abbiano ancora problemi come grandi fluttuazioni nella composizione minerale, alti costi di produzione e bassa efficienza produttiva, questi problemi sono sia sfide che opportunità per lo sviluppo e l'utilizzo delle fibre di basalto.
Con la svolta della tecnologia di trafilatura della fibra di basalto domestica, le prestazioni della fibra di basalto sono più stabili, il costo è inferiore e ha una prospettiva di applicazione molto ampia.
Tempo di pubblicazione: 14 dicembre 2022