Mi az a bazaltszál?
A bazaltszál természetes bazaltkőzetből, mint fő alapanyagból készült folytonos szál.1450-1500 ℃-on történő megolvadás után nagy sebességgel áthúzzák egy platina-ródium ötvözetből készült húzóperselyen.A szín általában barna és fémes fényű.Oxidokból áll, mint például szilícium-dioxid, alumínium-oxid, kalcium-oxid, magnézium-oxid, vas-oxid és titán-dioxid.A bazaltszálnak számos kiváló tulajdonsága van, például nagy szilárdság, elektromos szigetelés, korrózióállóság, magas hőmérséklet-állóság, öregedésgátló stb., és jól kompatibilis a környezettel, és nem okoz másodlagos szennyezést.Ezért ez egy igazi zöld, nagy teljesítményű új környezetvédelmi anyag.
hazám a bazaltszálat a négy fő szál (szénszál, aramidszál, ultranagy molekulatömegű polietilén, bazaltszál) egyikeként sorolta fel a kulcsfontosságú fejlesztés érdekében.A repülés és más területek igényei széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkeznek.
A bazaltszál gyártási folyamata
A vulkánkitörés során keletkezett természetes bazaltkőzetet nyersanyagként használják fel, zúzzák és olvasztókemencebe helyezik, 1450-1500°C-os olvadékállapotra melegítik, majd platina-ródium ötvözetből készült huzalhúzó perselyen és bazaltszálon gyorsan áthúzzák. ilyen módon állítják elő.
Röviden, a bazaltszál előállításának folyamata a kemény vulkáni bazaltkőzet magas hőmérsékleten történő selyemmé „húzása”.
A meglévő technológiával előállított bazaltszál átmérője elérheti a 6-13 μm-t, ami vékonyabb, mint egy hajszál.
Gyártási folyamata az alábbi ábrán látható.
Molten Magma
Rajz
Amorf szervetlen szilikát anyagként a bazaltszál rövid gyártási idővel, egyszerű eljárással, ipari szennyvíz és hulladékgáz nélkül, valamint magas hozzáadott értékkel rendelkezik.A 21. században „zöld új anyagként” ismerték.
A bazaltszál kiváló teljesítménye
A tiszta, természetes folytonos bazaltszálak arany színűek, és sima hengereknek tűnnek, tökéletesen kör keresztmetszetű.A bazaltszál nagy sűrűségű és nagy keménységű, ezért kiváló kopásállósággal és szakítószilárdsággal rendelkezik.A bazaltszál amorf anyag, működési hőmérséklete általában -269-700°C (lágyuláspontja 960°C).Sav- és lúgálló, erős UV-állósággal, alacsony higroszkópossággal és jó környezeti ellenállással rendelkezik.Ezenkívül megvan a jó szigetelés, a magas hőmérsékletű szűrhetőség, a sugárzásállóság és a jó hullámáteresztő képesség, a hősokk-stabilitás, a környezeti tisztaság, valamint a szerkezeti teljesítmény és a szerkezeti minőség kiváló aránya.
Elegendő nyersanyag
A bazaltszálat a bazaltérc olvasztása utáni húzással állítják elő, és a bazaltérc készletei a Földön és a Holdon meglehetősen objektívek, a nyersanyagköltség pedig viszonylag alacsony.
Környezetbarát anyagok
A bazaltérc természetes anyag, a gyártás során sem bór, sem más alkálifém-oxid nem bocsát ki, így a füstben és porban nem csapódnak ki káros anyagok, nem szennyezi a légkört.Sőt, a termék hosszú élettartammal rendelkezik, így ez egy új típusú zöld aktív környezetvédő anyag, alacsony költséggel, nagy teljesítménnyel és ideális tisztasággal.
Magas hőmérséklet és vízállóság
A folytonos bazaltszál működési hőmérséklet-tartománya általában -269-700 °C (lágyulási pontja 960 °C), míg az üvegszálé -60-450 °C, és a szénszál maximális üzemi hőmérséklete csak az 500 °C-ot érheti el. °C.Főleg, ha a bazaltszál 600°C-on dolgozik, szilárdsága a törés után is megőrzi eredeti szilárdságának 80%-át;amikor 860°C-on zsugorodás nélkül dolgozik, a kiváló hőállóságú ásványgyapot is csak ilyenkor tudja megtartani a törés utáni szilárdságát.50%-60%, az üveggyapot teljesen megsemmisült.A szénszál körülbelül 300 °C-on CO-t és CO2-t termel.A bazaltszálak 70 °C-os forró víz hatására nagy szilárdságot tudnak megőrizni, a bazaltszálak pedig 1200 óra elteltével elveszíthetik szilárdságuk egy részét.
Jó kémiai stabilitás és korrózióállóság
A folytonos bazaltszál olyan komponenseket tartalmaz, mint a K2O, MgO) és TiO2, és ezek az összetevők rendkívül előnyösek a szál kémiai korrózióállóságának és vízállóságának javításában, és nagyon fontos szerepet játszanak.Az üvegszál kémiai stabilitásához képest több előnye van, különösen lúgos és savas közegben.A bazaltszál nagyobb ellenállást képes fenntartani telített Ca(OH)2-oldatban és lúgos közegben, például cementben is.Alkáli korróziós tulajdonságok.
Magas rugalmassági modulus és szakítószilárdság
A bazaltszál rugalmassági modulusa: 9100 kg/mm-11000 kg/mm, ami magasabb, mint az alkálimentes üvegszálaké, az azbeszté, az aramidszálé, a polipropilénszálé és a szilíciumszálé.A bazaltszál szakítószilárdsága 3800-4800 MPa, ami magasabb, mint a nagy vontatású szénszálaké, az aramidoké, a PBI-szálaké, az acélszálaké, a bórszálaké és az alumínium-oxid szálé, és összehasonlítható az S üvegszáléval.A bazaltszál sűrűsége 2,65-3,00 g/cm3, keménysége pedig 5-9 a Mohs-skálán, így kiváló kopásállósággal és szakítószilárdsággal rendelkezik.Mechanikai szilárdsága messze meghaladja a természetes szálak és szintetikus szálakét, így ideális erősítőanyag, kiváló mechanikai tulajdonságai pedig a négy nagy teljesítményű szál közül az élen járnak.
Kiváló hangszigetelés
A folytonos bazaltszál kiváló hangszigetelő és hangelnyelő tulajdonságokkal rendelkezik.A szál hangelnyelési együtthatójából különböző frekvenciákon tudható, hogy hangelnyelési együtthatója a frekvencia növekedésével jelentősen megnő.Például, ha 1-3 μm átmérőjű (sűrűség 15 kg/m3, vastagság 30 mm) bazaltszálból készült hangelnyelő anyagot választunk, a szál nem sérül 100-300 Hz hangfrekvencia mellett. , 400-900 Hz és 1200-7 000 Hz.Az anyagok hangelnyelési együtthatói 0. 05~0.15, 0. 22~0.75 és 0,85-0,93.
Kiváló dielektromos tulajdonságok
A folytonos bazaltszál térfogat-ellenállása egy nagyságrenddel nagyobb, mint az E üvegszálé, és jó dielektromos tulajdonságokkal rendelkezik.Bár a bazaltérc egy vezetőképes oxidot tartalmaz, amelynek tömeghányada közel 0,2, speciális nedvesítőszerrel végzett speciális felületkezelés után a bazaltszál dielektromos veszteségi tangense 50%-kal kisebb, mint az üvegszálé, és a szál térfogat-ellenállása is magasabb, mint az üvegszálé.
Természetes szilikát kompatibilitás
Jó a cementtel és betonnal való diszperziója, erős kötőereje, egyenletes hőtágulási és összehúzódási együtthatója, valamint jó időjárásállósággal rendelkezik.
Alacsony higroszkóposság
A bazaltszál higroszkópossága kevesebb, mint 0,1%, ami alacsonyabb, mint az aramidszálé, a kőzetgyapoté és az azbeszté.
Alacsony hővezető képesség
A bazaltszál hővezető képessége 0,031 W/m·K -0,038 W/m·K, ami alacsonyabb, mint az aramidszálé, az alumínium-szilikátszálé, az alkálimentes üvegszálé, a kőzetgyapoté, a szilíciumszálé, a szénszálé és a rozsdamentes acélé. acél.
Más szálakkal összehasonlítva a bazaltszál sok szempontból kiváló teljesítményt nyújt.
| Tétel | Folyamatos bazaltszál | Szénrost | Aramid szál | Üvegszál |
| Sűrűség/(g•cm-3) | 2,6-2,8 | 1,7-2,2 | 1.49 | 2,5-2,6 |
| Üzemi hőmérséklet/℃ | -260-880 | ≤2000 | ≤250 | -60-350 |
| Hővezetőképesség/(W/m•K) | 0,031-0,038 | 5-185 | 0,04-0,13 | 0,034-0,040 |
| Térfogatellenállás/(Ω•m) | 1×1012 | 2×10-5 | 3×1013 | 1×1011 |
| Hangelnyelési együttható /% | 0,9-0,99 | 0,8-0,93 | ||
| Rugalmas modulus/GPa | 79,3-93,1 | 230-600 | 70-140 | 72,5-75,5 |
| Szakítószilárdság/MPa | 3000-4840 | 3500-6000 | 2900-3400 | 3100-3800 |
| Monofil Átmérő/um | 9-25 | 5-10 | 5-15 | 10-30 |
| Szakadási nyúlás/% | 1,5-3,2 | 1,3-2,0 | 2,8-3,6 | 2,7-3,0 |
Bazaltszál alkalmazása
Láthatatlan
A bazaltszál nagy szilárdságú, valamint magas és alacsony hőmérsékleti ellenállással rendelkezik, ami nagyon alkalmas a repülőgépek és rakéták felületi anyagszükségletére.Ugyanakkor rendelkezik a hullámelnyelés és a mágneses permeabilitás jellemzőivel, amelyek lehetővé teszik a radar láthatatlanságát.Tehát a bazalt szénszál részben helyettesítheti a szénszálat a lopakodó repülőgépekben és rakétákban.
Golyóálló
Jelenleg az ultranagy molekulatömegű polietilén szálakat általában golyóálló mellényekhez használják, amelyek alacsony hőállósággal rendelkeznek, és szilárdságuk és modulusuk csökken a golyók magas hőmérsékletű olvadása alatt, ami befolyásolja a golyóálló hatást.Ezzel szemben a bazaltszál erős magas hőmérsékleti ellenállással rendelkezik, így ez a probléma nem létezik.
Repülőgép
A bazaltszál alacsony hővezető képességgel és jó égésgátló képességgel rendelkezik.A munkahőmérséklet tartománya -269°C ~ 700°C, amely ellenáll a magas és alacsony hőmérsékletnek egyaránt.Az űrrepülés területén az anyagokkal szemben támasztott szigorú követelmények teljesítése érdekében a legtöbb orosz űrrepülési anyag ebből az anyagból készül.
Alkalmazások az útépítés területén
A bazaltszál előnyei a nagy szakítószilárdság, a jó mechanikai tulajdonságok, a magas hőmérséklet-állóság, az UV-védelem, a savállóság, a lúgállóság, a sóállóság és az öregedésállóság.Más szálakkal összehasonlítva átfogó teljesítménye jobb, és megfelel az útépítés területén az anyagokkal szemben támasztott követelményeknek is.Ezért az utóbbi években egyre több bazaltszálas terméket használnak az útépítésben.
Hőszigetelés, hőállóság, tűzvédelmi terület
A bazaltszál magas hőmérsékleti ellenállással rendelkezik, és tűzálló szövetbe szőhető, amelyet egyes tűzvédelmi területeken használnak.Magas hőmérsékletű szűrőzsákba is szőhető a magas hőmérsékletű szűréshez és a por eltávolításához.Ezen kívül tűfilc is készíthető belőle, amelyet egyes hőszigetelő területeken használnak.
Építőipari szektor
A bazaltszál kiváló korrózióállóságát kihasználva pultrúziós, tekercselési és egyéb eljárásokkal vinil- vagy epoxigyantával keverhető új típusú építőanyag előállítására.Ez az anyag nagy szilárdságú, kiváló savállósággal és korrózióállósággal rendelkezik, és egyes acélrudak helyett a mélyépítésben is használható.Ráadásul a bazaltszál tágulási együtthatója hasonló a betonéhoz, és nem lesz nagy hőmérsékleti feszültség a kettő között.
Autóipari területen
A bazaltszálnak stabil súrlódási együtthatója van, és egyes súrlódást fokozó anyagokban, például fékbetétekben használható.A magas hangelnyelési együtthatónak köszönhetően egyes belső részeken használható hangszigetelő és zajcsökkentő hatás elérése érdekében.
Petrolkémiai mező
A bazaltszál korrózióállósága egyedülálló előnyöket biztosít a petrolkémiai területen.A gyakoribbak az epoxigyantával kombinált nagynyomású csövek tekercselése, amelyeknek kettős hatása van: hőmegtartó és korróziógátló.
Bár a bazaltszálaknak továbbra is vannak olyan problémái, mint az ásványi összetétel nagy ingadozása, a magas gyártási költségek és az alacsony termelési hatékonyság, ezek a problémák egyben kihívást és lehetőséget jelentenek a bazaltszálak fejlesztése és hasznosítása szempontjából.
A hazai bazaltszál-húzási technológia áttörésével a bazaltszál teljesítménye stabilabb, a költségek alacsonyabbak, és nagyon széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkezik.
Feladás időpontja: 2022. december 14