Шта је базалтна влакна?
Базалтно влакно је континуирано влакно направљено од природног базалтног камена као главне сировине.Након топљења на 1450-1500 ℃, провлачи се кроз вучну чауру од легуре платине и родијума великом брзином.Боја је углавном смеђа и има метални сјај.Састоји се од оксида као што су силицијум диоксид, алуминијум оксид, калцијум оксид, магнезијум оксид, оксид гвожђа и титанијум диоксид.Базалтна влакна имају многа одлична својства као што су висока чврстоћа, електрична изолација, отпорност на корозију, отпорност на високе температуре, против старења, итд., И има добру компатибилност са животном средином и не производи секундарно загађење.Стога је то прави зелени, нови материјал за заштиту животне средине високих перформанси.
моја земља је навела базалтна влакна као једно од четири главна влакна (карбонска влакна, арамидна влакна, полиетилен ултра високе молекуларне тежине, базалтна влакна) за кључни развој.Потребе ваздухопловства и других области имају широку перспективу примене.
Процес производње базалтних влакана
Природна базалтна стена настала вулканском ерупцијом се користи као сировина, дроби се и ставља у пећ за топљење, загрева се до растопљеног стања од 1450~1500°Ц, и брзо се провлачи кроз чахуру за извлачење жице од легуре платине и родијума и базалтна влакна. се производи на овај начин.
Укратко, процес прављења базалтних влакана је „увлачење“ тврдог вулканског базалтног камена у свилу на високој температури.
Пречник базалтног влакна произведеног по постојећој технологији може да достигне 6~13μм, што је тање од длаке.
Његов производни процес је приказан на слици испод.
Молтен Магма
Цртање
Као аморфна неорганска силикатна супстанца, базалтно влакно има кратак период производње, једноставан процес, нема индустријских отпадних вода и отпадних гасова и високу додату вредност.Познат је као „нови зелени материјал“ у 21. веку.
Одличне перформансе базалтних влакана
Чиста природна континуирана базалтна влакна су златне боје и изгледају као глатки цилиндри савршено кружног попречног пресека.Базалтно влакно има велику густину и високу тврдоћу, тако да има одличну отпорност на хабање и затезну чврстоћу.Базалтно влакно је аморфна супстанца, а његова радна температура је генерално -269~700°Ц (тачка омекшавања је 960°Ц).Отпоран је на киселине и алкалије, има јаку УВ отпорност, ниску хигроскопност и добру отпорност на околину.Поред тога, има предности добре изолације, високотемпературне филтрабилности, отпорности на зрачење и добре пропусности таласа, стабилности топлотног удара, чистоће животне средине и одличног односа структурних перформанси и квалитета конструкције.
Довољно сировина
Базалтно влакно се производи извлачењем након топљења базалтне руде, а резерве базалтне руде на земљи и Месецу су прилично објективне, а цена сировина је релативно ниска.
Еколошки прихватљиви материјали
Базалтна руда је природни материјал, током процеса производње се не испуштају оксиди бора или других алкалних метала, тако да се у диму и прашини не таложе штетне материје и неће загађивати атмосферу.Штавише, производ има дуг животни век, тако да је то нова врста зеленог активног материјала за заштиту животне средине са ниском ценом, високим перформансама и идеалном чистоћом.
Висока температура и отпорност на воду
Опсег радне температуре континуираног базалтног влакна је генерално -269 ~ 700 ° Ц (тачка омекшавања је 960 ° Ц), док је температура стаклених влакана -60 ~ 450 ° Ц, а максимална радна температура карбонских влакана може досећи само 500 ° Ц. °Ц.Нарочито када базалтно влакно ради на 600°Ц, његова снага након лома и даље може да задржи 80% своје првобитне чврстоће;када ради на 860°Ц без скупљања, чак и минерална вуна са одличном температурном отпорношћу може само да одржи чврстоћу након лома.50%-60%, стаклена вуна је потпуно уништена.Угљична влакна производе ЦО и ЦО2 на око 300°Ц.Базалтна влакна могу одржати високу чврстоћу под дејством топле воде на 70 °Ц, а базалтна влакна могу изгубити део своје чврстоће након 1200 х.
Добра хемијска стабилност и отпорност на корозију
Континуирано базалтно влакно садржи компоненте као што су К2О, МгО) и ТиО2, а ове компоненте су изузетно корисне за побољшање отпорности на хемијску корозију и водоотпорне перформансе влакана и играју веома важну улогу.У поређењу са хемијском стабилношћу стаклених влакана, има више предности, посебно у алкалним и киселим медијима.Базалтна влакна такође могу одржати већу отпорност у засићеном раствору Ца(ОХ)2 и алкалним медијима као што је цемент.Својства алкалне корозије.
Висок модул еластичности и затезне чврстоће
Модул еластичности базалтног влакна је: 9100 кг/мм-11000 кг/мм, што је више од оног код стаклених влакана без алкалија, азбеста, арамидних влакана, полипропиленских влакана и силицијумских влакана.Затезна чврстоћа базалтних влакана је 3800-4800 МПа, што је веће од оне од угљеничних влакана велике вуче, арамида, ПБИ влакана, челичних влакана, борових влакана и алуминијских влакана, и упоредиво је са С стакленим влакнима.Базалтно влакно има густину од 2,65-3,00 г/цм3 и високу тврдоћу од 5-9 по Мохсовој скали, тако да има одличну отпорност на хабање и затезну чврстоћу.Његова механичка чврстоћа далеко премашује природна влакна и синтетичка влакна, тако да је идеалан материјал за ојачање, а његове одличне механичке особине су у првом плану међу четири влакна високих перформанси.
Одлична звучна изолација
Континуирано базалтно влакно има одличну звучну изолацију и својства апсорпције звука.Из коефицијента апсорпције звука влакна на различитим фреквенцијама може се знати да његов коефицијент апсорпције звука значајно расте са повећањем фреквенције.На пример, ако је изабран материјал који апсорбује звук од базалтног влакна пречника 1-3 μм (густина 15 кг/м3, дебљина 30 мм), влакно се неће оштетити под условом аудио фреквенције од 100-300 Хз. , 400-900 Хз и 1200-7 000 Хз.Коефицијенти апсорпције звука материјала су 0.05~0.15, 0.22~0.75 и 0,85~0,93, респективно.
Изузетна диелектрична својства
Запреминска отпорност континуираног базалтног влакна је за ред величине већа од отпорности Е стаклених влакана и има добра диелектрична својства.Иако базалтна руда садржи проводни оксид са масеним уделом од скоро 0,2, након специјалног површинског третмана специјалним средством за влажење, тангенс диелектричног губитка базалтног влакна је 50% нижи него код стакленог влакна, а запреминска отпорност влакна је такође већи од стаклених влакана.
Компатибилност природних силиката
Има добру дисперзију са цементом и бетоном, јаку силу везивања, конзистентан коефицијент топлотног ширења и контракције и добру отпорност на временске услове.
Ниска хигроскопност
Хигроскопност базалтних влакана је мања од 0,1%, што је ниже од хигроскопности арамидних влакана, камене вуне и азбеста.
Ниска топлотна проводљивост
Топлотна проводљивост базалтних влакана је 0,031 В/м·К -0,038 В/м·К, што је ниже од арамидних влакана, алуминијум-силикатних влакана, стаклених влакана без алкалија, камене вуне, силицијумских влакана, угљеничних влакана и нерђајућег челика челика.
У поређењу са другим влакнима, базалтно влакно има одличне перформансе у многим аспектима.
| Ставка | Континуирано базалтно влакно | Угљенично влакно | Арамидна влакна | Стаклена влакна |
| Густина/(г•цм-3) | 2.6-2.8 | 1.7-2.2 | 1.49 | 2.5-2.6 |
| Радна температура/℃ | -260~880 | ≤2000 | ≤250 | -60~350 |
| Топлотна проводљивост/(В/м•К) | 0,031-0,038 | 5-185 | 0,04-0,13 | 0,034-0,040 |
| Волуменски отпор/(Ω•м) | 1×1012 | 2×10-5 | 3×1013 | 1×1011 |
| Коефицијент апсорпције звука /% | 0,9-0,99 | 0,8-0,93 | ||
| Модул еластичности/ГПа | 79.3-93.1 | 230-600 | 70-140 | 72.5-75.5 |
| Затезна чврстоћа/МПа | 3000-4840 | 3500-6000 | 2900-3400 | 3100-3800 |
| Пречник монофиламента/ум | 9-25 | 5-10 | 5-15 | 10-30 |
| Издужење при прекиду/% | 1.5-3.2 | 1.3-2.0 | 2.8-3.6 | 2.7-3.0 |
Примена базалтних влакана
Невидљиви
Базалтно влакно има карактеристике високе чврстоће и отпорности на високе и ниске температуре, што је веома погодно за потребе површинског материјала авиона и пројектила.Истовремено, има карактеристике апсорпције таласа и магнетне пермеабилности, што може остварити радарску невидљивост.Тако базалтна карбонска влакна могу делимично заменити угљенична влакна за стелт авионе и ракете.
Отпоран на метке
Тренутно се полиетиленска влакна ултра високе молекуларне тежине обично користе за панцире, који имају ниску отпорност на топлоту, а њихова чврстоћа и модул ће се смањити под високим температурним топљењем метака, што ће утицати на ефекат отпорности на метке.Насупрот томе, базалтна влакна имају јаку отпорност на високе температуре, тако да овај проблем не постоји.
Ваздухопловство
Базалтна влакна имају ниску топлотну проводљивост и добру отпорност на пламен.Опсег радне температуре је -269°Ц~700°Ц, што је отпорно и на високе и ниске температуре.Да би се испунили захтевни захтеви за материјале у области ваздухопловства, већина руских ваздухопловних материјала је направљена од овог материјала.
Примене у области путног инжењерства
Базалтна влакна имају предности високе затезне чврстоће, добрих механичких својстава, отпорности на високе температуре, УВ заштите, отпорности на киселине, отпорности на алкалије, отпорности на соли и отпорности на старење.У поређењу са другим влакнима, његове свеобухватне перформансе су боље, а такође испуњава захтеве за материјале у области путног инжењерства.Због тога се последњих година све више производа од базалтних влакана користи у путној техници.
Топлотна изолација, отпорност на температуру, поље заштите од пожара
Базалтно влакно има карактеристике отпорности на високе температуре и може се уткати у ватросталну тканину, која се користи у неким областима заштите од пожара.Такође се може уткати у филтер врећицу за високе температуре за високотемпературну филтрацију и уклањање прашине.Поред тога, може се направити и филц од игле, који се користи у неким областима топлотне изолације.
Грађевински сектор
Користећи одличну отпорност на корозију базалтних влакана, може се комбиновати са винилном или епоксидном смолом кроз пултрузију, намотавање и друге процесе како би се направио нови тип грађевинског материјала.Овај материјал има високу чврстоћу, одличну отпорност на киселине и корозију и може се користити у грађевинарству уместо неких челичних шипки.Штавише, коефицијент експанзије базалтних влакана је сличан ономе код бетона и неће бити великог температурног напрезања између њих.
Аутомобилска област
Базалтна влакна имају стабилан коефицијент трења и могу се користити у неким материјалима за повећање трења, као што су кочионе плочице.Због високог коефицијента апсорпције звука, може се користити на неким унутрашњим деловима како би се постигао ефекат звучне изолације и смањења буке.
Петрохемијско поље
Отпорност на корозију базалтног влакна даје му јединствене предности у области петрохемије.Уобичајене су намотавање цеви високог притиска у комбинацији са епоксидном смолом, које имају двоструки ефекат очувања топлоте и антикорозије.
Иако базалтна влакна и даље имају проблеме као што су велике флуктуације у минералном саставу, високи трошкови производње и ниска производна ефикасност, ови проблеми су и изазови и прилике за развој и коришћење базалтних влакана.
Са пробојом домаће технологије извлачења базалтних влакана, перформансе базалтних влакана су стабилније, цена је нижа и има веома широку перспективу примене.
Време поста: 14.12.2022