Анализ технологии базальтового волокна
Сырье и производственный процесс
Сырье для базальтовое волокно является Вулканическая базальтовая порода. Это Химический В состав руды входят в основном диоксид кремния и оксид алюминия, а также оксиды железа, кальция и др. После дробления и очистки руда поступает в плавильную печь, где она плавится в однородную магму при высокой температуре около 1500°C, а затем вытягивается в непрерывные волокна через фильеру из платинородиевого сплава.
По сравнению с Стекловолокно,базальтовое волокно исключает необходимость в процессе дозирования и использует более унифицированное сырье. По сравнению со сложным процессом карбонизации углеродного волокна, требующим органического прекурсора, процесс его производства более прямолинеен. Однако колебания состава базальтовой руды могут влиять на стабильность волокна, что требует строгого отбора сырья.
Физические и химические эксплуатационные характеристики
(1) Механические свойства: Прочность на растяжение базальтовое волокно Он находится между обычным стекловолокном и углеродным волокном, обычно в диапазоне от 3000 до 4800 МПа, с модулем упругости приблизительно 90–110 ГПа. Это превосходит E-стекловолокно, но ниже, чем у высокомодульного углеродного волокна. Его относительное удлинение при разрыве составляет около 3%, что свидетельствует об определённом уровне прочности.
(2) Температурная стойкость: Диапазон долговременных рабочих температур составляет от -260°C до 700°C, а кратковременная термостойкость достигает 1000°C. Это превосходит большинство органических волокон и обычных стеклянных волокон, приближаясь к керамическим волокнам, но при этом стоит дешевле.
(3) Коррозионная стойкость: Его устойчивость в кислотных и щелочных средах выше, чем у стекловолокна, в частности, он практически не подвержен коррозии в диапазоне pH от 2 до 11, что делает его пригодным для использования в суровых условиях, таких как влажные условия и соляной туман.
(4) Другие свойства: У него есть низкая теплопроводность (ок. ), хорошие электроизоляционные характеристики и скорость влагопоглощения менее .
Сравнение областей применения
(1) Усиление конструкции: По сравнению с традиционной стальной арматурой, арматура из базальтового волокна Он лёгкий и устойчив к коррозии, что позволяет избежать проблемы карбонизации бетона, хотя его первоначальная стоимость выше. По сравнению с арматурой из углеродного волокна, он обеспечивает более высокая экономическая эффективность.
(2) Облегчение автомобилей: В таких компонентах, как тормозные колодки и тепловые экраны выхлопных систем, он более экологичен, чем асбест, и обеспечивает снижение веса более чем на по сравнению с металлическими материалами.
(3) Электронное оборудование: Его используют в качестве армирующего материала для печатных плат, поскольку его диэлектрические характеристики превосходят показатели стекловолокна, а также он позволяет избежать проблем с экранированием сигнала.
(4) Фильтрующие материалы: Его устойчивость к высоким температурам дает ему значительное преимущество перед фильтрами из химических волокон в области фильтрации дымовых газов при высоких температурах.
Технические ограничения
(1) Стоимость производства: Текущая цена базальтового волокна примерно в 2-3 раза выше, чем у E-стекла, в основном из-за высокого расхода энергии на плавку и значительного износа фильер. Крупномасштабное производство может снизить эту цену примерно до 1,5 раз по сравнению со стекловолокном.
(2) Управление процессом: Равномерность расплава существенно влияет на диаметр волокна, что требует точного контроля температурного поля и скорости вытяжки.
(3) Адаптивность глубокой обработки: Выбор связующих веществ для связывания со смоляными матрицами более строгий, чем для стекловолокна, и требует целенаправленной оптимизации.
Тенденции технологического развития
(1) Технология очистки сырья: Использование таких методов, как магнитное разделение и флотация, для снижения содержания железа в руде, тем самым повышая стабильность расплава.
(2) Улучшение процесса плавки: Разработка новых печей с электродным нагревом для снижения потребления энергии примерно на по сравнению с традиционными газовыми печами.
(3) Диверсификация продукции: Специальные разновидности, такие как ультратонкие волокна (диаметр одной нити ) и были разработаны волокна с некруглым поперечным сечением.
(4) Переработка: Отходы волокон можно измельчить и использовать в качестве добавки в бетон, обеспечивающие циркуляцию ресурсов.
Заключение
По сравнению с другими высокопроизводительными волокнами, основное преимущество базальтовое волокно Его полностью натуральное сырье и сбалансированные комплексные характеристики обеспечивают его превосходную прочность. Хотя его прочность уступает прочности углеродного волокна, а предельная температура применения ниже, чем у керамического волокна, его экологичность и экономичность делают его незаменимым в различных отраслях промышленности. Благодаря постоянной оптимизации производственного процесса ожидается дальнейшее расширение спектра его применения.
