玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色材料,是我国继碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维之后又一高性能纤维材料,被国家列为战略性新兴材料,2020 年年初施行的《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019 年版)》也再次将玄武岩纤维列入关键战略材料。产品广泛应用于国防军工、航空航天、建筑建材、轨道交通、海防工程、舰艇船舶制造、风力发电、环保装备等领域。
我国已把玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维之一(玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维)。玄武岩纤维优异的性能主要体现在:
①原料充足
玄武岩纤维是由玄武岩矿石熔融后拉丝制成,而玄武岩矿石在地球和月球上的储量都相当客观,从原料成本来看相对比较低。
②环保型材料
玄武岩矿石是一种天然的材料,其生产过程中无硼或其它碱金属氧化物排出,因此其烟尘中无有害物质析出,对大气不会造成污染。而且产品的寿命长,因此是一种低成本、高性能、洁净程度理想的新型绿色主动环保材料。
③优异的耐高温和热震稳定性能
玄武岩纤维的使用温度一般在-260~880℃,这一温度远远高于芳纶纤维、无碱 E 玻纤、石棉、岩棉、不锈钢,接近硅纤维、硅酸铝纤维和陶瓷纤维;热震稳定性好,在 500℃温度下保持不变,在 900℃时原始重量仅损失3%。
④化学稳定性好
玄武岩纤维的耐酸性和耐碱性均比铝硼硅酸盐纤维好 。其耐久性、耐候性、耐紫外线照射、耐水性、抗氧化等性能均可与天然玄武岩石头相媲美。
⑤高的弹性模量和抗拉强度
玄武岩纤维的弹性模量为最高可达 93GPa,高于无碱玻纤、石棉、芳纶纤维、聚丙稀纤维和硅纤维。玄武岩纤维的抗拉强度最高可达 4840 MPa,比大丝束碳纤维、芳纶、PBI 纤维、钢纤维、硼纤维、氧化铝纤维都要高,与S 玻璃纤维相当。
⑥吸音系数较高
玄武岩纤维的吸音系数为 0.9~0.99,高于无碱玻纤和硅纤维。优良的透波性和一定的吸波性,吸音和隔音性能优异,具有良好的隐身性能, 可制做隐身材料。
⑦良好的电绝缘性和介电性能
玄武岩纤维的比体积电阻较高为 1×1012Ω·m,大大高于无碱玻纤和硅纤维;体积电阻率比电绝缘 E 玻璃纤维高一个数量级,介电损失角正切高50%。
⑧天然的硅酸盐相溶性
与水泥、混凝土的分散性好,结合力强,热胀冷缩系数一致,耐候性好。
⑨较低的吸湿性
玄武岩纤维的吸湿性低于 0.1%,低于芳纶纤维、岩棉和石棉。
⑩较低的热传导系数
玄武岩纤维的热传导系数为 0.031 W/m·K~0.038 W/m·K,低于芳纶纤维、硅酸铝纤维、无碱玻纤、岩棉、硅纤维、碳纤维和不锈钢。