簡介

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作為21世紀綠色環(huán)保高性能無機纖維材料之一，玄武巖纖維具有優(yōu)異的力學性能、化學穩(wěn)定性、耐高溫性等特點。玄武巖纖維來自大自然中的天然玄武巖。玄武巖纖維是通過熔融紡絲拉伸工藝，在極高溫的條件下將玄武巖高溫熔融，通過噴絲板拉伸得到的連續(xù)纖維。因此，玄武巖纖維通常也會被一些文獻稱為玄武巖連續(xù)纖維或連續(xù)玄武巖纖維。

基本組成

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玄武巖是由巖漿形成的一種基本礦石，大自然劇烈演變的磨礪保證了玄武巖纖維的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。玄武巖礦石的化學成分是相對穩(wěn)定的，尤其是在同一個火山地域范圍之內，玄武巖纖維化學成分穩(wěn)定性會更高。

玄武巖是火山活動的結果。因此，玄武巖是一種硅酸鹽無機物，其密度范圍是2.6 g/cm3～2.7 g/cm3，主要由二氧化硅和鋁、鎂、鈣的氧化物組成。此外，玄武巖成分中還含有少量其他的金屬氧化物(Fe2O3、FeO、TiO2、K2O 和 Na2O 等)。

玄武巖纖維化學組分會對其性能產生比較大的影響。SiO2是玄武巖纖維中最主要的成分，含量為45%～60%，二氧化硅晶體的網絡結構保證了纖維的化學穩(wěn)定性和力學強度；Al2O3也是玄武巖纖維中的基本成分，含量為12%～19%，Al2O3具有化學穩(wěn)定性、耐高溫性，為提高玄武巖纖維復合材料的化學穩(wěn)定性、耐高溫性和力學性能提供了可能性；CaO的含量為6%～12%，有利于纖維耐水性、力學強度和纖維硬度的提高，纖維會呈古銅色，這是因為 Fe2O3和 FeO的含量也較大，在 5%～15%，一般都是在10%以上，而鐵元素往往成紅褐色和黑色，它會對玄武巖纖維的顏色有較大的影響。另外，玄武巖纖維中的其他組分也會有利于纖維的耐水性和耐化學腐蝕的提高。

化學成分的改變對玄武巖纖維的生產制造也有較大的影響。玄武巖纖維的生產目前較多采用熔融拉絲的方法，熔融體粘度和熔融溫度是紡絲工藝中比較重要的工藝參數，熔體粘度越高，越有利于生產。根據上述分析，SiO2、TiO2、Al2O3在玄武巖纖維比例的增加都能夠使玄武巖的熔體粘度提高。在玄武巖纖維的制作過程中，如果增加更多的Fe2O3，則能夠提高玄武巖纖維的使用溫度。

國內外發(fā)展現狀

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國外玄武巖纖維最早在1953～1954年間，由蘇聯(lián)莫斯科玻璃和塑料研究院研究開發(fā)。到2002年，前蘇聯(lián)已經能夠每年生產500噸左右連續(xù)玄武巖纖維的產品，玄武巖纖維在當時主要用于軍工行業(yè)。國際上，一些科技發(fā)達的國家例如美國、日本和德國等都加強了對玄武巖纖維的研究開發(fā)，不僅如此，加拿大、韓國、英國等國也加大國防科研的投入，開展了玄武巖纖維在國防軍事領域的應用，并都取得了顯著的成果。

國內我國最早開始研究玄武巖纖維是在1990年后，在南京玻璃纖維研究院開展，研究方向是玄武巖纖維隔熱材料復合材料[9]。隨后全國也開始致力于玄武巖纖維的開發(fā)，其中連續(xù)玄武巖纖維應用廣泛，需求量日漸增大，這促進了我國在玄武巖纖維的研究和發(fā)展。我國在2002年11月，將“玄武巖纖維及其復合材料”批準列為863國家計劃(2002AA334110)

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