Што такое базальтавае валакно?
Базальтавае валакно - гэта бесперапыннае валакно, вырабленае з натуральнай базальтавай пароды ў якасці асноўнай сыравіны.Пасля плаўлення пры тэмпературы 1450-1500 ℃ ён на высокай хуткасці працякае праз выцяжную ўтулку з плацінава-родыевага сплаву.Колер звычайна карычневы і мае металічны бляск.Ён складаецца з такіх аксідаў, як дыяксід крэмнія, аксід алюмінія, аксід кальцыя, аксід магнію, аксід жалеза і дыяксід тытана.Базальтавае валакно валодае многімі выдатнымі ўласцівасцямі, такімі як высокая трываласць, электраізаляцыя, устойлівасць да карозіі, устойлівасць да высокіх тэмператур, супрацьстарэнне і г.д., і яно добра сумяшчаецца з навакольным асяроддзем і не стварае другаснага забруджвання.Такім чынам, гэта сапраўдны зялёны высокапрадукцыйны новы матэрыял для аховы навакольнага асяроддзя.
мая краіна ўнесла базальтавае валакно ў спіс чатырох асноўных валокнаў (вугляроднае валакно, араміднае валакно, поліэтылен са звышвысокай малекулярнай масай, базальтавае валакно) для ключавой распрацоўкі.Патрэбы авіяцыі і іншых галін маюць шырокія перспектывы прымянення.
Працэс вытворчасці базальтавага валакна
Прыродная базальтавая парода, якая ўтварылася ў выніку вывяржэння вулкана, выкарыстоўваецца ў якасці сыравіны, здрабняецца і змяшчаецца ў плавільную печ, награваецца да расплаўленага стану 1450~1500°C і хутка працягваецца праз утулку для валачэння дроту з плацінава-родыевага сплаву і базальтавае валакно. вырабляецца такім чынам.
Карацей кажучы, працэс вытворчасці базальтавага валакна заключаецца ў «перацягванні» цвёрдай вулканічнай базальтавай пароды ў шоўк пры высокай тэмпературы.
Дыяметр базальтавага валакна, вырабленага па існуючай тэхналогіі, можа дасягаць 6~13 мкм, што танчэй валасінкі.
Працэс яго вытворчасці паказаны на малюнку ніжэй.
Расплаўленая магма
Маляванне
У якасці аморфнага неарганічнага сілікатнага рэчыва базальтавае валакно мае кароткі перыяд вытворчасці, просты працэс, адсутнасць прамысловых сцёкавых вод і адпрацаваных газаў і высокую дабаўленую вартасць.Ён вядомы як «новы зялёны матэрыял» у 21 стагоддзі.
Выдатныя характарыстыкі базальтавага валакна
Чыстыя натуральныя бесперапынныя базальтавыя валокны залацістага колеру і выглядаюць як гладкія цыліндры з ідэальна круглым папярочным перасекам.Базальтавае валакно валодае высокай шчыльнасцю і высокай цвёрдасцю, таму валодае выдатнай зносаўстойлівасцю і трываласцю на разрыў.Базальтавае валакно з'яўляецца аморфным рэчывам, яго рабочая тэмпература звычайна складае -269~700°C (тэмпература размякчэння 960°C).Ён устойлівы да кіслот і шчолачаў, мае моцную ўстойлівасць да ультрафіялету, нізкую гіграскапічнасць і добрую ўстойлівасць да навакольнага асяроддзя.Акрамя таго, ён мае такія перавагі, як добрая ізаляцыя, высокая тэмпературная фільтравальнасць, радыяцыйная ўстойлівасць і добрая хвалепранікальнасць, устойлівасць да тэрмічнага ўдару, экалагічная чысціня і выдатнае суадносіны структурных характарыстык і якасці канструкцыі.
Дастаткова сыравіны
Базальтавае валакно вырабляецца шляхам выцягвання пасля плаўлення базальтавай руды, і запасы базальтавай руды на Зямлі і Месяцы цалкам аб'ектыўныя, а кошт сыравіны адносна нізкі.
Экалагічна чыстыя матэрыялы
Базальтавая руда - гэта прыродны матэрыял, у працэсе вытворчасці не выдзяляецца аксід бору і іншых шчолачных металаў, таму ў дыме і пыле не выпадаюць шкодныя рэчывы, і гэта не забруджвае атмасферу.Акрамя таго, прадукт мае працяглы тэрмін службы, таму гэта новы тып зялёнага актыўнага матэрыялу для абароны навакольнага асяроддзя з нізкім коштам, высокай прадукцыйнасцю і ідэальнай чысцінёй.
Высокая тэмпература і вадаўстойлівасць
Дыяпазон працоўных тэмператур бесперапыннага базальтавага валакна звычайна складае -269~700°C (тэмпература размякчэння 960°C), у той час як для шкловалакна складае -60~450°C, а максімальная працоўная тэмпература вугляроднага валакна можа дасягаць толькі 500°C. °C.Асабліва калі базальтавае валакно працуе пры тэмпературы 600°C, яго трываласць пасля разлому можа захоўваць 80% ад першапачатковай трываласці;калі яна працуе пры тэмпературы 860°C без ўсаджвання, нават мінеральная вата з выдатнай тэрмаўстойлівасцю можа ў гэты час захоўваць толькі трываласць пасля разбурэння.50%-60%, шклавата цалкам разбураецца.Вугляроднае валакно вырабляе CO і CO2 пры тэмпературы каля 300°C.Базальтавыя валокны могуць захоўваць высокую трываласць пад дзеяннем гарачай вады пры тэмпературы 70 °C, а базальтавыя валокны могуць страціць частку сваёй трываласці пасля 1200 гадзін.
Добрая хімічная стабільнасць і ўстойлівасць да карозіі
Бесперапыннае базальтавае валакно змяшчае такія кампаненты, як K2O, MgO) і TiO2, і гэтыя кампаненты надзвычай карысныя для паляпшэння ўстойлівасці да хімічнай карозіі і воданепранікальнасці валакна і гуляюць вельмі важную ролю.У параўнанні з хімічнай стабільнасцю шкловалакна, яно мае больш пераваг, асабліва ў шчолачных і кіслых асяроддзях.Базальтавае валакно можа таксама падтрымліваць больш высокі супраціў у насычаным растворы Ca(OH)2 і шчолачных асяроддзях, такіх як цэмент.Каразійныя ўласцівасці шчолачы.
Высокі модуль пругкасці і трываласці на разрыў
Модуль пругкасці базальтавага валакна складае: 9100 кг/мм-11000 кг/мм, што вышэй, чым у безшчолачнага шкловалакна, азбесту, араміднага валакна, поліпрапіленавага валакна і крэмнію.Трываласць на расцяжэнне базальтавага валакна складае 3800-4800 МПа, што вышэй, чым у вугляроднага валакна, араміду, валакна PBI, сталёвага валакна, борнага валакна і аксіду алюмінію, і параўнальна з S-шкловалакном.Базальтавае валакно мае шчыльнасць 2,65-3,00 г/см3 і высокую цвёрдасць 5-9 па шкале Мооса, таму валодае выдатнай зносаўстойлівасцю і трываласцю на разрыў.Яго механічная трываласць значна перавышае трываласць натуральных валокнаў і сінтэтычных валокнаў, таму ён з'яўляецца ідэальным армавальным матэрыялам, а яго выдатныя механічныя ўласцівасці знаходзяцца на першым месцы сярод чатырох высокаэфектыўных валокнаў.
Выдатная гукаізаляцыя
Бесперапыннае базальтавае валакно валодае выдатнымі гукаізаляцыйнымі і шумапаглынальнымі ўласцівасцямі.З каэфіцыента гукапаглынання валакна на розных частотах можна даведацца, што яго каэфіцыент гукапаглынання значна ўзрастае з павелічэннем частоты.Напрыклад, пры выбары гукапаглынальнага матэрыялу з базальтавага валакна дыяметрам 1-3 мкм (шчыльнасць 15 кг/м3, таўшчыня 30 мм) валакно не пашкодзіць пры ўмове гукавой частоты 100-300 Гц. , 400-900 Гц і 1200-7 000 Гц.Каэфіцыенты гукапаглынання матэрыялаў складаюць 0,05~0,15, 0,22~0.75 і 0,85~0,93 адпаведна.
Выдатныя дыэлектрычныя ўласцівасці
Удзельнае аб'ёмнае супраціўленне бесперапыннага базальтавага валакна на парадак вышэй, чым у шкловалакна Е, і яно валодае добрымі дыэлектрычнымі ўласцівасцямі.Нягледзячы на тое, што базальтавая руда змяшчае электраправодны аксід з масавай доляй амаль 0,2, пасля спецыяльнай апрацоўкі паверхні спецыяльным змочвальнікам тангенс дыэлектрычных страт базальтавага валакна на 50% ніжэйшы, чым у шклянога валакна, а аб'ёмны супраціў валакна таксама вышэй, чым у шкловалакна.
Сумяшчальнасць з натуральным сілікатам
Ён мае добрую дысперсію ў цэменце і бетоне, моцную сілу звязвання, стабільны каэфіцыент цеплавога пашырэння і сціскання і добрую ўстойлівасць да надвор'я.
Нізкая гіграскапічнасць
Гіграскапічнасць базальтавага валакна складае менш за 0,1%, што ніжэй, чым у араміднага валакна, каменнай ваты і азбесту.
Нізкая цеплаправоднасць
Каэфіцыент цеплаправоднасці базальтавага валакна складае 0,031 Вт/м·K -0,038 Вт/м·K, што ніжэй, чым у араміднага валакна, алюмініевага сілікатнага валакна, бесшчолачнага шкловалакна, каменнай ваты, крамянёвага валакна, вугляроднага валакна і нержавеючай сталі. сталь.
У параўнанні з іншымі валокнамі, базальтавае валакно мае выдатныя характарыстыкі ў многіх аспектах.
| Пункт | Суцэльнае базальтавае валакно | Вугляроднае валакно | Араміднае валакно | Шкловалакно |
| Шчыльнасць/(г•см-3) | 2,6-2,8 | 1,7-2,2 | 1,49 | 2,5-2,6 |
| Працоўная тэмпература/℃ | -260~880 | ≤2000 год | ≤250 | -60~350 |
| Цеплаправоднасць/(Вт/м•K) | 0,031-0,038 | 5-185 | 0,04-0,13 | 0,034-0,040 |
| Аб'ёмны супраціў/(Ω•м) | 1×1012 | 2×10-5 | 3×1013 | 1×1011 |
| Каэфіцыент гукапаглынання /% | 0,9-0,99 | 0,8-0,93 | ||
| Модуль пругкасці/ГПа | 79,3-93,1 | 230-600 | 70-140 | 72,5-75,5 |
| Трываласць на разрыў/МПа | 3000-4840 | 3500-6000 | 2900-3400 | 3100-3800 |
| Дыяметр мононити/мм | 9-25 | 5-10 | 5-15 | 10-30 |
| Падаўжэнне пры разрыве/% | 1,5-3,2 | 1,3-2,0 | 2,8-3,6 | 2,7-3,0 |
Прымяненне базальтавага валакна
Нябачны
Базальтавае валакно мае характарыстыкі высокай трываласці і ўстойлівасці да высокіх і нізкіх тэмператур, што вельмі падыходзіць для патрабаванняў матэрыялу паверхні самалётаў і ракет.У той жа час ён мае характарыстыкі паглынання хваль і магнітнай пранікальнасці, якія могуць рэалізаваць радарную нябачнасць.Такім чынам, базальтавае валакно можа часткова замяніць вугляроднае валакно для стэлс-самалётаў і ракет.
Куленепрабівальны
У цяперашні час для бронекамізэлек звычайна выкарыстоўваюцца поліэтыленавыя валакна са звышвысокай малекулярнай масай, якія валодаюць нізкай тэрмаўстойлівасцю, а іх трываласць і модуль будуць зніжацца пры высокатэмпературным расплаўленні куль, што адаб'ецца на противопуленепробиваемом эфекте.Наадварот, базальтавае валакно валодае моцнай устойлівасцю да высокіх тэмператур, таму гэтай праблемы не існуе.
Аэракасмічная
Базальтавае валакно валодае нізкай цеплаправоднасцю і добрай вогнеўстойлівасцю.Працоўны дыяпазон тэмператур -269°C~700°C, устойлівы як да высокіх, так і да нізкіх тэмператур.Для задавальнення высокіх патрабаванняў да матэрыялаў у аэракасмічнай галіне большасць расійскіх аэракасмічных матэрыялаў вырабляецца з гэтага матэрыялу.
Прымяненне ў галіне дарожнага будаўніцтва
Базальтавае валакно мае такія перавагі, як высокая трываласць на расцяжэнне, добрыя механічныя ўласцівасці, устойлівасць да высокіх тэмператур, абарона ад ультрафіялету, устойлівасць да кіслот, шчолачаў, солі і ўстойлівасць да старэння.У параўнанні з іншымі валокнамі, яго комплексныя характарыстыкі лепш, і яно таксама адпавядае патрабаванням да матэрыялаў у галіне дарожнага будаўніцтва.Таму ў апошнія гады ў дарожным будаўніцтве ўсё часцей выкарыстоўваецца выраб з базальтавага валакна.
Цеплаізаляцыя, тэрмаўстойлівасць, вогнеахоўнае поле
Базальтавае валакно валодае характарыстыкамі ўстойлівасці да высокіх тэмператур і можа быць сплецена ў вогнетрывалую тканіну, якая выкарыстоўваецца ў некаторых галінах супрацьпажарнай абароны.Яго таксама можна ўплесці ў высокатэмпературны фільтр-пакет для высокатэмпературнай фільтрацыі і выдалення пылу.Акрамя таго, з яго таксама можна вырабляць лямец, які выкарыстоўваецца ў некаторых галінах цеплаізаляцыі.
Будаўнічы сектар
Выкарыстоўваючы выдатную каразійную ўстойлівасць базальтавага валакна, яго можна злучыць з вінілавай або эпаксіднай смалой з дапамогай пултрузіі, намоткі і іншых працэсаў для стварэння новага тыпу будаўнічага матэрыялу.Гэты матэрыял валодае высокай трываласцю, выдатнай устойлівасцю да кіслот і карозіі і можа выкарыстоўвацца ў грамадзянскім будаўніцтве замест некаторых сталёвых пруткоў.Акрамя таго, каэфіцыент пашырэння базальтавага валакна падобны да каэфіцыента пашырэння бетону, і паміж імі не будзе вялікіх тэмпературных нагрузак.
Аўтамабільная сфера
Базальтавае валакно мае стабільны каэфіцыент трэння і можа выкарыстоўвацца ў некаторых матэрыялах, якія ўзмацняюць трэнне, такіх як тармазныя калодкі.Дзякуючы высокаму каэфіцыенту гукапаглынання, яго можна выкарыстоўваць на некаторых дэталях інтэр'еру для дасягнення эфекту гукаізаляцыі і шумаізаляцыі.
Нафтахімічная галіна
Каразійная ўстойлівасць базальтавага валакна дае яму унікальныя перавагі ў нафтахімічнай галіне.Распаўсюджанымі з іх з'яўляюцца звілістыя трубы высокага ціску ў спалучэнні з эпаксіднай смалой, якія аказваюць двайны эфект захавання цяпла і антыкаразійнай абароны.
Хаця з базальтавымі валокнамі па-ранейшаму існуюць такія праблемы, як вялікія ваганні мінеральнага складу, высокія вытворчыя выдаткі і нізкая эфектыўнасць вытворчасці, гэтыя праблемы адначасова з'яўляюцца праблемамі і магчымасцямі для распрацоўкі і выкарыстання базальтавых валокнаў.
З прарывам у айчыннай тэхналогіі выцягвання базальтавага валакна прадукцыйнасць базальтавага валакна стала больш стабільнай, кошт ніжэйшы і мае вельмі шырокія перспектывы прымянення.
Час публікацыі: 14 снежня 2022 г