歡迎您來到“CBF纖維”，您將瀏覽到的主要內(nèi)容如下：
㈠、CBF的概況及地位
㈡、CBF的性能
㈢、CBF的應(yīng)用
㈣、CBF的研究方向
㈤、CBF的發(fā)展歷史
一、CBF的概況及地位：
1、連續(xù)玄武巖纖維（Continuous Basalt Fibre 簡稱CBF）
是以火山巖為原料經(jīng)1500℃高溫熔融后快速拉制而成的連續(xù)纖維，其外觀為金褐色，屬于非金屬的無機(jī)纖維。
CBF的特征：①、綜合性能強(qiáng)；②、性價(jià)比高；③、純天然環(huán)保；
CBF的缺點(diǎn)：①、密度大； ②、服用性差；③、纖維較脆不耐折。
2、CBF在纖維中的地位
①、CBF與碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、PBO、PBI等高技術(shù)纖維一樣具有“高比模量、高比強(qiáng)度、高耐久性、高化學(xué)穩(wěn)定性”等高性能特征，是性價(jià)比極高的新型高技術(shù)纖維。
②、CBF與其它高技術(shù)纖維不會構(gòu)成性能及利益的直接沖突，相互是有益的補(bǔ)充。
③、CBF不受原材料漲價(jià)的影響，在中國預(yù)計(jì)保持一段持續(xù)穩(wěn)定增長后，將會出現(xiàn)超常規(guī)的跨越式發(fā)展。
④、隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化，化纖產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)進(jìn)行全面優(yōu)化調(diào)整。歐、美、日等世界發(fā)達(dá)國家正在逐步退出常規(guī)化纖品種的生產(chǎn)，強(qiáng)化高新技術(shù)纖維的生產(chǎn)與研發(fā)。CBF應(yīng)該在全球高技術(shù)纖維的發(fā)展格局中發(fā)揮作用。
3、我國鼓勵(lì)發(fā)展的四大高技術(shù)纖維
①、碳纖維（CF）
②、芳綸（AF）
③、超高分子量聚乙烯纖維（UHMW-PE）
④、連續(xù)玄武巖纖維（CBF）
CBF與其它纖維力學(xué)性能指標(biāo)的對比
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纖維類型 |
密 度
(g·cm ) |
抗拉強(qiáng)度
（MPa） |
彈性模量
（GPa） |
斷后伸長率
（%） |
最高工作溫度
（℃） |
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CBF |
2.63 |
3 000～4 840 |
91～110 |
3.1 |
-269～+650 |
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E-玻璃纖維 |
2.54 |
3 100～3 800 |
72.5～75.5 |
4.7 |
380 |
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S-玻璃纖維 |
2.54～2.57 |
4 020～4 650 |
83～86 |
5.3 |
300 |
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碳纖維 |
1.78 |
3 500～6 000 |
230～600 |
1.5～2.0 |
500 |
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芳綸 |
1.45 |
2 900～3 400 |
70～140 |
2.8～3.6 |
250 |
二、CBF的性能
1、 耐高溫特性
①、耐溫使用范圍：-269～+650℃
②、在400℃溫度下工作時(shí)，其斷裂強(qiáng)度能夠保持85%；在600℃溫度下工作時(shí)，其斷裂強(qiáng)度仍能夠保持80%的原始強(qiáng)度；而即使優(yōu)良的礦棉此時(shí)也只能保持50%～60%的強(qiáng)度，玻璃棉則完全破壞。
③、碳纖維的抗氧化性較差，在400℃有CO和CO2產(chǎn)生；間位芳綸最高使用溫度也只有250℃。
2、 拉伸強(qiáng)度
①、CBF纖維的拉伸強(qiáng)度為3800～4800MPa，比大絲束碳纖維、芳綸、PBI纖維、鋼纖維、硼纖維、氧化鋁纖維要高，與S玻璃纖維相當(dāng)。
②、在70℃水中，玻璃纖維不到200小時(shí)就失去強(qiáng)度，CBF纖維1200小時(shí)仍能保持強(qiáng)度。
③、CBF纖維對交錯(cuò)變換的負(fù)荷具有高穩(wěn)定性和耐久性。由CBF纖維制成的細(xì)棒在長時(shí)間(超過9年)經(jīng)受交變載荷作用后幾乎沒有疲勞破壞的痕跡，即未出現(xiàn)裂紋或其它破壞癥狀。
3、化學(xué)穩(wěn)定性
①、CBF纖維有良好的耐化學(xué)穩(wěn)定性，耐酸，耐堿，耐腐蝕，其吸濕率（小于1％）明顯低于玻璃纖維（6～8倍），且其吸濕能力不隨時(shí)間變化，這就保證了它在使用過程中的熱穩(wěn)定性、長壽命和環(huán)境協(xié)調(diào)性。
②、CBF 的耐酸性超過了一般用作耐酸玻璃鋼增強(qiáng)材料的 ECR 玻璃纖維。
③、CBF耐堿性略遜于碳纖維和對位芳綸，但好于玻璃纖維和鋼纖維。
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性能纖維 |
吸濕率 |
介質(zhì)中煮沸3h后的質(zhì)量損失（％） |
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水中 |
2N NaOH |
2N HCl |
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CBF纖維 |
<1％ |
1.6 |
2.75 |
2.2 |
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E玻璃纖維 |
10～20％ |
6.2 |
6.00 |
38.9 | |
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4、天然的硅酸鹽相容性
①、CBF纖維在飽和Ca(OH)2溶液以及在水泥等堿性介質(zhì)中能保持高度的穩(wěn)定性，可代替鋼筋用作混凝土建筑結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)材料，制作橋梁等大型建筑的結(jié)構(gòu)件。
②、CBF纖維具較高的拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，加上其具有天性的與水泥、混凝土的親和力和耐堿性，這些特性被利用在建筑增強(qiáng)領(lǐng)域。
5、熱振穩(wěn)定性
①、CBF纖維在500℃溫度下的熱振穩(wěn)定性仍然不變，原始重量損失不到2%；900℃時(shí)也僅損失3%。
6、介電性能
①、CBF纖維還具有良好的介電性能。它的體積電阻率比E玻璃纖維高一個(gè)數(shù)量級。玄武巖含有不到20%的導(dǎo)電氧化物，導(dǎo)電氧化物纖維過去并沒有用于制備絕緣材料，但經(jīng)過用專門浸潤劑處理后的CBF纖維，其介電損失角正切比玻璃纖維低50%,可用于制造新型耐熱介電材料。
②、用 CBF 增強(qiáng)樹脂制成標(biāo)準(zhǔn)板，在 8～18 GHz具有一定的吸波性能（可能是氧化鐵、氧化鈦成分）。
7、聲熱絕緣特性
直徑在9-11µm之間的CBF細(xì)纖維制品的導(dǎo)熱性能
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材料密度kg/m3 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
140 |
160 |
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導(dǎo)熱系數(shù)（溫差50℃）
kcal/m·h·℃ |
0.052 |
0.050 |
0.047 |
0.044 |
0.041 |
0.040 |
0.041 | |
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直徑在1-3µm之間的CBF超細(xì)纖維制品的導(dǎo)熱性能
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材料密度kg/m3 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
140 |
160 |
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導(dǎo)熱系數(shù)（溫差50℃）
kcal/m·h·℃ |
0.0405 |
0.0375 |
0.0345 |
0.0340 |
0.0360 |
0.0380 |
0.041 | |
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由CBF纖維可以制造兼?zhèn)渎暉岣艚^性能的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料
8、其它性能
CBF纖維具有天然抗紫外線和高能量的電磁輻射的特性，不接受射頻，可用于防輻射場合。如用做核電站建設(shè)和核燃料的儲存、運(yùn)輸和處理有核輻射的核廢料，以及防護(hù)用品，還可用在核武器的不同應(yīng)用領(lǐng)域。
三、CBF的應(yīng)用
1、節(jié)能減排
①、CBF纖維的生產(chǎn)工藝簡潔（天然、非人工纖維—廉價(jià)性），能耗是所有高技術(shù)纖維中最低的（每公斤CBF電耗約為4～5KW/h），且生產(chǎn)過程中無有害氣體和廢渣排放，是典型的低能耗、少排放的清潔生產(chǎn)技術(shù)。
②、CBF（高溫濾材）可作280℃～400℃工業(yè)除塵耐高溫的濾材，且大大減少工業(yè)除塵冷卻配套系統(tǒng)的投資，并使純凈耐高溫氣體的熱能可直接用于發(fā)電（目前過濾材料主要有天然纖維、各種合成纖維、各種無機(jī)纖維和金屬纖維）；加拿大亞伯力（Albarrie）公司是一家有30多年歷史的環(huán)保工業(yè)用集塵濾料的專業(yè)公司。他們將CBF用作過濾針刺氈的支基布已經(jīng)有10多年的歷史了。
③、CBF可用作煙囪壁BFRP材料，在煙氣脫硫裝置中有獨(dú)特的作用；
④、汽車排氣系統(tǒng)的消音及尾氣的高溫過濾材料，可以進(jìn)一步降低汽車尾氣對城市的污染。
⑤、其它：防護(hù)制品、電絕緣材料、代石棉制品、工業(yè)織物、切割打磨和摩擦片的增強(qiáng)材料等。
2、武器裝備
①、CBF是21世紀(jì)在國防軍工領(lǐng)域有著非常重要應(yīng)用的一種高技術(shù)纖維，是體現(xiàn)國防科技戰(zhàn)略布局的一種新材料。
②、CBF是由前蘇聯(lián)國防部下令開發(fā)的，首先被應(yīng)用于國防軍工（1975年7月17日與蘇聯(lián)“聯(lián)盟-19”號宇宙飛船第一次完成對接的美國“阿波羅”號宇宙飛船的結(jié)構(gòu)材料上就應(yīng)用了蘇聯(lián)生產(chǎn)的CBF纖維）。
③、抗燒蝕、抗沖擊的導(dǎo)彈、火箭、裝甲車輛、軍艦等武器裝備的耐熱防熱部件和抗彈與結(jié)構(gòu)部件中。
④、CBF吸濕率低、力學(xué)性能高，用作沖鋒舟等快艇的BFRP材料。
3、建筑材料
CBF（礦物纖維、硅酸鹽纖維）抗堿性能優(yōu)異，廣泛應(yīng)用在橋梁、隧道、堤壩、樓板等混凝土結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)，以及瀝青混凝土路面、機(jī)場飛機(jī)起落跑道的增強(qiáng)和其它易受潮濕、鹽類預(yù)見性混凝土介質(zhì)腐蝕的建筑構(gòu)件。
①、纖維混凝土增強(qiáng)（短切CBF）
②、建筑橋梁的補(bǔ)強(qiáng)加固（BFRP）
③、道路施工（短切CBF或網(wǎng)格等土工材料）
• 玄武巖纖維混凝土（ Basalt fiber reinforced concrete簡稱為BFRC）是21世紀(jì)新的增強(qiáng)水泥基材料。
• 纖維的主要作用是控制FRC的開裂，并且改善水泥基開裂后材料的延性，提高其抗拉、抗彎、抗爆、抗裂等性能。
• CBF較好地解決了FRC應(yīng)用中的兩個(gè)問題：一是均勻性；二是成本.
BFRP片材的力學(xué)性能
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試驗(yàn)號 |
試驗(yàn)面積
（㎜2） |
最大載荷
（N） |
抗拉強(qiáng)度
（MPa） |
彈性模量
（MPa） |
斷裂伸長率
（％） |
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1 |
1.785 |
4048.9 |
2268.3 |
94115.6 |
2.18 |
|
2 |
1.785 |
4194.2 |
2349.7 |
94159.6 |
2.50 |
|
3 |
1.785 |
4305.3 |
2411.9 |
100377.5 |
2.53 |
|
4 |
1.785 |
3860.9 |
2163.0 |
100321.0 |
2.39 |
|
5 |
1.785 |
4399.3 |
2464.6 |
138917.5 |
2.23 |
|
平均值 |
1.785 |
4161.7 |
2331.5 |
105578.3 |
2.37 |
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BFRP與其它FRP片材的力學(xué)性能比較
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纖維種類 |
厚度(mm) |
設(shè)計(jì)強(qiáng)度(MPa) |
彈性模量(GPa) |
極限應(yīng)變(%) |
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高強(qiáng)度碳纖維 |
0.111 |
3550 |
235 |
1.5 |
|
高彈模碳纖維 |
0.143 |
2000 |
550 |
0.4 |
|
芳綸纖維 |
0.193 |
2100 |
120 |
1.8 |
|
玻璃纖維 |
0.118 |
1500 |
74 |
2 |
|
PBO纖維 |
0.128 |
3500 |
235 |
1.5 |
|
Dyneema纖維 |
0.258 |
1800 |
60 |
3 |
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玄武巖纖維 |
0.119 |
2300 |
100 |
2.3 |
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4、防火阻燃纖維織物
①、CBF是天然的不燃纖維！
②、目前所用的紡織纖維幾乎都是有機(jī)高分子材料，例如：PMIA、PBI、PPS、PI、PSA纖維等，其中絕大多數(shù)的使用溫度在200～300℃！
③、極氧指數(shù)（LOI）：
< 20為易燃纖維、20～26為可燃纖維、26～34為難燃纖維、大于35以上為不燃纖維，CBF大于68！
④、冶金和消防部門用阻燃工作服、水電、核工業(yè)、地礦、軍服！ 耐高溫防熱特殊環(huán)境下作業(yè)阻燃纖維工作服，如森林消防。
四、CBF的研究方向
• 三維正交織物使BFRP的整體性能更強(qiáng);
• 中空織物使CBF變“重”為“輕”;
• 針織織物使CBF更具沖擊力;
• 多軸向織物使CBF優(yōu)異的力學(xué)性能得到極致的發(fā)揮.
多種纖維材料的性價(jià)比
五、CBF的發(fā)展歷史
1、1985年前蘇聯(lián)獲得了CBF的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)；
2、1994年俄羅斯CBF從軍工解密開始用于民用；
3、2002年我國將CBF列入國家863計(jì)劃；
4、2005年被認(rèn)定高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目；
5、2005年12月2個(gè)CBF項(xiàng)目列為國防科工委基礎(chǔ)科研課題；
6、2005年至2007年國內(nèi)生產(chǎn)出單絲直徑為6微米的CBF；
7、中國CBF已經(jīng)異軍突起,生產(chǎn)CBF的廠家已經(jīng)達(dá)到5家,居全球第一；
8、2005年7月26日國家863計(jì)劃新材料領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會給出了驗(yàn)收結(jié)論意見：提前完成了863計(jì)劃合同任務(wù)和指標(biāo)。 |
