连续玄武岩纤维的发展及应用前景_郭欢
玄武岩纤维
玄武岩纤维简介玄武岩纤维（Basalt Fiber）是玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。
类似于玻璃纤维,其性能介于高强度S玻璃纤维和无碱E玻璃纤维之间,纯天然玄武岩纤维的颜色一般为褐色,有些似金色。
玄武岩纤维是一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过漏板快速拉制而成的。
玄武岩连续纤维不仅稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能。
此外，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。
我国已把玄武岩纤维列为我国重点发展的四大纤维之一，在我国基本上实现了工业化生产。
玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。
玄武岩纤维表面较光滑，表面能较低，经过表面改性后，其表面增加纳米SiO2粒子，有效地提高纤维表面粗糙度，增加了微生物与载体间的有效接触面积；改性后表面有阳离子的存在，载体表面电位升高，载体表面带正电荷，利用静电吸力促进微生物固定，有利于微生物固定化；改性后表面的活性官能团，增加了载体的表面能，所含有羟基、羰基或羧基等，对微生物在载体表面粘附生长有积极的作用。
通过玄武岩纤维载体表面改性，使其具有良好的亲水性和微生物负载性能，使之能够负载更多的生物量，且长时间保持较高的微生物活性，从而实现更有效通过生物膜法降解水体中污染物。
玄武岩的发展（1）玄武岩连续纤维作为一种新型绿色环保材料出现在20世纪60年代初。
（2）从70年代起，美国和德国的科学家先后对玄武岩纤维的制备进行了大量的研究。
玄武岩纤维的组成与结构玄武岩纤维的密度在2.6~3.05g/cm3之间，主要组分如下表所示。
玄武岩纤维的发展现状及前景分析
玄武岩纤维的发展现状及前景分析作者：孙哲余黎明来源：《新材料产业》2019年第01期1 概述玄武岩纤维，是天然火山岩在高温熔融流体化后经贵金属（如铂铑合金）漏板高速连续拉丝而成，其主要优异的物化性质如表1所示。
高性能纤维物化性能对比分析如表2所示。
玄武岩纤维具有优异的耐温性、单丝力学强度、弹性模量、密度、蠕变断裂应力、化学稳定性等物理化学性质，耐腐蚀性优于普通玻璃纤维，力学性能指标也优于普通玻璃纤维约30%，蠕变率则约为芳纶纤维的1/4，工艺能耗约为碳纤维的1/16。
玄武岩纤维产品形式主要有原丝、无捻粗纱、加捻纱，市场应用产品包括纺织品（例如缝纫线、方格布）、复合材料（例如水窖、管道），应用领域包括国防军工、土建设施、建筑增强、海洋工程、电力特高压输送、轨道交通车辆、汽车轻量化、消防、环保。
2 发展现状分析2017年，全球玄武岩纤维主要生产企业约35家，年产量约5万t，产能主要来自乌克兰，俄罗斯、美国、德国等国家也是主要生产国。
其中俄罗斯玄武岩纤维年产量约2 000～5 000t，主要应用于军工、油气管道；美国玄武岩纤维年产量约3 000～5 000t。
我国也非常重视玄武岩纤维的发展。
2002年，玄武岩纤维被列入国家“863”计划，之后国家出台系列产业政策鼓励、指导发展玄武岩纤维产品，主要相关政策包括：《新材料产业“十二五”发展规划》《新材料产业“十三五”发展规划》《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》《新材料产业标准化工作三年行动计划》（2013年）《〈中国制造2025〉重点领域技术路线图》《“十三五”材料领域科技创新专项规划》《重点新材料首批次应用示范指导目录（2017年版）》。
此外，在地方层面，四川省出台《玄武岩纤维产业发展规划（2016-2020）》（2016年）对相关产业进行指导和扶持。
2010年以来，我国玄武岩纤维行业产能初具规模，产品应用于交通、建筑领域，主要生产企业浙江石金玄武岩纤维有限公司、四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司、四川炬原玄武岩纤维科技有限公司、贵州石鑫玄武岩科技有限公司、浙江石金玄武岩纤维有限公司、牡丹江金石玄武岩纤维有限公司、山西巴塞奥特科技有限公司、辽宁金石科技集团有限公司、营口市洪源玻纤科技有限公司、江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司、河北通辉科技有限责任公司。
玄武岩纤维复合材料的特性与应用
玄武岩纤维复合材料的特性与应用
玄武岩纤维复合材料是一种新型的材料，其具有很多优良的特性和应用前景。
在本文中，我们将对玄武岩纤维复合材料的特性和应用进行详细介绍。
1.高强度和高模量
玄武岩纤维具有很高的强度和模量，因此玄武岩纤维复合材料也具有非常高的强度和
模量。
与普通的材料相比，玄武岩纤维复合材料具有更高的抗拉强度、剪切强度、弯曲强
度和压缩强度，能够承受更大的力量。
2.良好的耐腐蚀性
玄武岩纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性，在酸碱性环境下也能够保持材料的稳定性
和性能。
4.较小的膨胀和收缩
5.易加工性
玄武岩纤维复合材料易于加工成各种形状和尺寸的制品，能够满足各种应用的需求。
1.航空航天领域
由于玄武岩纤维复合材料具有高强度和高模量的特性，因此被广泛应用于航空航天领
域中的机身、翼面、前缘板和襟翼等部位。
它们具有轻重比低、疲劳寿命长和防冲击性能
好等优点。
2.交通运输领域
玄武岩纤维复合材料还可用于制造汽车、火车、船舶等交通运输工具的车身、车门、
车顶、船体和桥梁等结构部件。
它们具有高强度、耐磨损等特点，能够提高运输工具的安
全性和稳定性。
3.建筑领域
玄武岩纤维复合材料还可用于建筑领域中的装饰板、防盗门、隔音材料、屋顶和立面
等建筑材料。
它们具有良好的抗水、抗火、防腐、耐久等特性，能够提高建筑物的使用寿
命和安全性。
4.能源领域
玄武岩纤维复合材料还可用于能源领域中的风力、水力、太阳能等设备的叶片、桨叶、龙骨等部分。
它们具有高强度、低噪音、耐腐蚀等特性，能够提高能源设备的效率和可靠性。
玄武岩纤维的发展现状及趋势
玄武岩纤维的发展现状及趋势文 | 王 淼 沈艳琴 武海良作者简介：王 淼，女，1998年生，硕士在读，主要研究方向为新型浆料与浆纱技术。
通信作者：沈艳琴，教授，E-mail ：shenyanqin1208@ 。
作者单位：西安工程大学纺织科学与工程学院。
玄武岩纤维是以天然玄武岩石料为原材料，在1 450 ～ 1 500 ℃下熔融后通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，因优异的力学性能、耐高温、耐酸碱、绝缘性及隔热隔音性，在军事、高温过滤等领域具有广阔的应用前景及发展潜力。
1 玄武岩纤维发展现状玄武岩纤维于1840年在英国威尔斯试制成功，1922年法国人Paul 提出了玄武岩连续纤维制造技术并获得专利（US1438428），但并没有实质性的工业化生产；1954年苏联莫斯科玻璃和塑料研究院开发出了玄武岩连续纤维；1985年乌克兰纤维实验室建成投产第 1 台工业化生产炉，采用200孔漏板、组合炉拉丝工艺。
前苏联于20世纪80年代中期投入工业化生产，90年代后期实现了工业化生产，并成为最大的玄武岩纤维生产和消费国。
2019年，全球玄武岩纤维年产量约 3 万t ，主要集中于乌克兰、俄罗斯、中国、美国、德国、比利时等国家，其中美国年产量约3 000 ～ 5 000 t ，俄罗斯年产量约2 000 ～5 000 t ，主要应用于军工、油气管道。
相对而言，我国开展玄武岩纤维的研究较晚。
20世纪90年代中期，南京玻璃纤维研究设计院最早开始超细玄武岩纤维研究，主要用于军工领域。
2001年，哈尔滨工业大学的玄武岩纤维研究团队在成都航天基地建成单体炉纺丝装置；2002年11月我国将“连续玄武岩纤维及其复合材料”列入国家863计划；2003年底，国内第 1 家玄武岩纤维生产企业在上海成立；2004年我国玄武岩纤维开始在上海实现产业化，主要生产直径11 μm 以上的连续玄武岩纤维；2018年四川省玻纤集团有限公司成为全球首家成功采用池窑方式生产连续玄武岩纤维的企业，实现了产能8 000 t /a 。
连续玄武岩纤维的研究进展及其应用
连续玄武岩纤维（ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｏ ｕ ｓ Ｂ ａ ｓ ａ ｌ ｔ Ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ， 简称 为 含量多 的话 可增强纤维 的化学稳定性 ； Ｓ ｉ Ｏ 、 Ａ １ ２ ０ ， 、 Ｃ Ｂ Ｆ ） ， 是以大 自然 中火 山喷发的火 山岩 （ 辉绿岩 、 玄 Ｔ ｉ ０ ２所占比例含量增加时 ， 可提高熔融体 的粘度 ， 从 武岩等） 为材料 ， 通过 １ ４ ４ ０ ｏ Ｃ ～ １ ５ ０ ０℃的超高温下持 而对生产玄武岩长纤维非常有利 ； Ｃ ａ Ｏ、 Ｍ ｇ Ｏ所 占的 续熔融 ，再 由耐高温的铂 铑合金材料制作 的漏板拉
比例含量增加 ，则对于原料 的熔化和生产玄武岩细
制成丝 。 并且在其生产 中对周围环境无害 ， 不向空气 纤维非常有利 ； 另外 ， 如果想提高玄武岩纤维平时的 中排放有毒气体 ， 用完以后还能降解为泥土 ， 被美称 使用温度可在原材料的选取制作中引人大量的 Ｆ ｅ Ｏ ， 为新型高技术环保材料——２ ｌ 世纪 。因其防燃烧性 （ 矿石 ） 即可 。
Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． １ １ ， ２ ０ １ ６
连续玄武岩纤维 的研 究进展及 其应 用
李红杰 １ ． ． 赵世 海 １ ， ２张新建 ’
（ １ ． 天津工业大学机械工程学院 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ ７ ； ２ ． 天津工业大学 现代机电装备技术天津市重点实验室 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ ７ ）
料， 而玄武岩矿石是一种常见的基本矿石【 ２ 】 ， 通常是 就 。然而大范围的开发研究 、 生产玄武岩纤维始于前 由火 山喷发后喷出的岩浆经过高温 、高压骤减之后 苏联 ，苏联的研究 院于 １ ９ ５ ３ ～ １ ９ ５ ４年研究 出玄武岩 形成 的。从而造成岩浆中的原本存在 的不稳定 的组 纤维的生产技术 。 之后 ， 前苏联的全苏玻璃钢与玻
试谈玄武岩纤维在建筑材料领域的应用
试谈玄武岩纤维在建筑材料领域的应用玄武岩是一种火成岩，主要由斜长石、角闪石和辉石等矿物质组成。
在建筑材料领域，玄武岩纤维的应用越来越受到关注。
玄武岩纤维具有高强度、耐高温、耐腐蚀、阻燃等优良性能，因此在建筑材料领域中有着广泛的应用前景。
本文将从玄武岩纤维的特性、在建筑材料中的应用以及发展趋势等方面展开探讨。
一、玄武岩纤维的特性1. 高强度：玄武岩纤维的拉伸强度和模量都非常高，比普通的玻璃纤维和碳纤维更为优异。
因此在应用时可以大幅度提高材料的强度和耐久性。
2. 耐高温：玄武岩纤维可以在高温环境下长时间工作，温度范围一般在1000℃以上，因此可以应用于高温环境下的建筑材料中。
3. 耐腐蚀：玄武岩纤维对于酸碱腐蚀有较好的耐受性，适用于长期暴露在恶劣环境下的建筑材料中。
4. 阻燃：玄武岩纤维本身是一种无机材料，具有良好的阻燃性能，可以大大提升材料的耐火性能。
二、玄武岩纤维在建筑材料中的应用1. 加固材料：玄武岩纤维可以用于加固混凝土和砂浆，提高材料的韧性和抗拉强度，使其更加耐久耐用。
2. 隔热材料：玄武岩纤维可以制成各种保温材料，应用于建筑外墙隔热系统中，具有良好的隔热效果和防火性能。
3. 防腐蚀材料：玄武岩纤维可以应用于化工厂、污水处理厂等腐蚀性环境下的建筑材料，提高材料的耐腐蚀性能。
4. 防火材料：玄武岩纤维可以制成各种防火材料，应用于建筑内外墙、顶棚、隔断等部位，提高建筑的整体防火等级。
三、玄武岩纤维在建筑材料领域的发展趋势1. 多样化应用：随着技术的不断进步，玄武岩纤维的应用领域将会更加多样化，不仅局限于传统的建筑材料，还可以应用于一些特殊的建筑材料，如地下室防水、隧道内壁材料等。
2. 环保性能：随着人们对环保材料的需求不断增加，玄武岩纤维的环保性能将成为其发展的重要方向，研发出更加环保的玄武岩纤维材料，满足市场的需求。
3. 耐久性能：玄武岩纤维材料的耐久性能将得到更多关注，通过提高材料的耐候性能和耐久性能，使其更加适用于各种恶劣环境下的建筑材料。
试谈玄武岩纤维在建筑材料领域的应用
试谈玄武岩纤维在建筑材料领域的应用
玄武岩纤维是一种以玄武岩矿石为原料制备的高性能纤维材料，具有优异的力学性能和化学稳定性，广泛应用于建筑材料领域。
它的应用包括但不限于以下几个方面。
玄武岩纤维可以用作增强材料，提升建筑材料的力学性能。
纤维增强混凝土是目前常见的应用方式之一。
将玄武岩纤维与混凝土混合使用，可以显著提高混凝土的抗裂性能和抗冲击性能。
玄武岩纤维的加入可以改善混凝土的韧性和延伸性，减少因外力作用而引起的裂缝和破坏。
玄武岩纤维还可以用于制备防火材料。
由于玄武岩纤维具有较高的熔点和绝缘性能，经过特殊处理后可以制备出具有良好防火性能的材料，如阻燃板、防火墙等。
这些材料可以在火灾发生时提供有效的隔热和阻燃效果，保护建筑结构和人员的安全。
玄武岩纤维也可以用于制备建筑隔音材料。
纤维材料可以吸收和减少声波传播，减轻噪音对室内环境的干扰。
玄武岩纤维具有较高的密度和绒毛状结构，可以有效地吸收声波能量，提高建筑物的隔声性能。
在音乐厅、录音室和住宅等场所中，可以采用玄武岩纤维制备的隔音板材。
玄武岩纤维还可以用于制备装饰材料。
纤维材料具有较好的柔韧性和可加工性，可以制备出各种形状和结构的产品。
可以利用玄武岩纤维制作各种装饰板材、天花板、墙面等装饰材料，提高建筑物的美观度和装饰效果。
玄武岩纤维在建筑材料领域具有广泛的应用前景。
通过合理的设计和制备工艺，可以将玄武岩纤维应用于混凝土增强、防火、隔音、节能和装饰材料等方面，提高建筑材料的性能和品质，促进建筑行业的可持续发展。
玄武岩纤维行业分析报告
玄武岩纤维行业分析报告一、定义玄武岩纤维是一种利用玄武岩原材料制成的填充性纤维，具有高强度、耐火、耐腐蚀等特性，广泛用于建筑、道路、桥梁等领域。
二、分类特点按照用途可分为短纤维和长纤维，短纤维主要用于混凝土、水泥等材料的增强；长纤维则主要用于高性能混凝土、高速公路、机场跑道等场合的增强。
三、产业链玄武岩纤维行业的产业链包括原材料采购、玄武岩纤维生产、产品销售和应用等环节。
四、发展历程玄武岩纤维作为一种新兴材料，自上世纪90年代起在我国得到广泛应用。
经过多年的发展，玄武岩纤维行业已经建立起完善的产业体系和技术体系。
五、行业政策文件目前，我国颁布了多项关于促进玄武岩纤维行业发展的政策，如《建筑材料行业规划》、《高性能玄武岩纤维生产标准》等。
六、经济环境玄武岩纤维行业的发展受到宏观经济环境的影响，当前我国进入高质量发展阶段，建筑业和基建投资增速放缓。
七、社会环境随着环保意识的提高，新材料的开发和应用逐渐受到政府和社会的关注，越来越多的企业开始关注绿色、低碳的生产和应用模式。
八、技术环境玄武岩纤维行业在新材料领域处于初级阶段，技术水平相对较低。
随着行业的发展，技术创新和进步将成为行业发展的关键。
九、发展驱动因素玄武岩纤维具有优异的特性，可广泛应用于建筑、道路等领域，未来随着基建投资的加大和建筑业的快速发展，玄武岩纤维行业将迎来快速发展的机遇。
十、行业现状目前，我国玄武岩纤维行业处于发展初期阶段，行业规模相对较小，企业竞争激烈，缺乏统一的行业标准和规范。
十一、行业痛点玄武岩纤维行业存在一些问题，如产品质量不稳定、市场竞争激烈、技术水平相对较低等，需要进一步加强行业标准和规范制定，提高产品质量和技术水平。
十二、行业发展建议应加强科技研究和技术创新，提高产品质量和技术水平；制定统一的行业标准和规范，加强行业自律和监管；加强企业之间的合作，促进行业整体升级。
十三、行业发展趋势前景随着建筑、道路等领域的快速发展，未来我国玄武岩纤维行业将迎来快速发展的机遇，同时也面临着一些挑战，需要加强合作、创新、提高竞争力。
玄武岩纤维的应用现状
专题 论 述
山西纺 织 服 装 ２ ０ １ ６ ． ４
玄 武 岩 纤维 的应 用 现 状
王 鹏 刘淑 强 吴改红 郭红 霞 邵芬娟 卢建 军
（ 太原 理工 大 学轻 纺工 程学 院 ）
摘
要： 玄 武岩 纤 维作 为一 种 新型 高性 能纤 维材 料 ， 具 有诸 多优 异性 能 ， 特 别是 在 生产 、 应
后 对 玄武岩 纤维 的发展 前景 进行 展 望 。 关键 词 ： 玄 武岩 纤维 生产 制备 性 能特 点 应 用领 域 发展 前 景
０ 前 言
１ 玄武 岩 纤维研 究历 史
玄武岩纤维是 以地壳中广泛存在的一种
火 成 岩一 玄 武 岩 为原 料 ， 经 破 碎 后加 入 窑 炉 熔 融 之后 由漏板 制 成 的一 种纤 维 。玄 武 岩纤
度 的描述 。
世纪 ７ ０ 年代 ， 但 研究一 直未 能取得显 著 突
破， 直到本 世 纪初 才有 所 突破 ， ２ ０ ０ ５ 年我 国通
山西纺织服装 ２ ０ １ ６ ． ４
专题论述
３
过 自主创 新 成 功研 发 了全 电熔 的玄武 岩纤 维
优 于碳纤 维 ， 这 使得玄武 岩纤 维具有相 比于碳
用及 回收方 面都所具有的环保性能使得 玄武岩纤维与其他 的一些传统材料相 比具有显著优
势， 近年 来 玄 武岩 纤 维的 生产 与应 用也 备 受 关注 。本 文 阐述 了几 种 玄武岩 纤维的 生产 方 法 ， 介
绍 了玄武岩的力学性能、 耐腐蚀性能等性能特点， 并对玄武岩纤维的应用领域作 简单归纳 ， 最
玄武岩纤维 （ 加拿大）
２ ． ８ ０ ．４ ８ ４ ０ ８ ９
我国玄武岩纤维产业发展现状和发展前景分析
我国玄武岩纤维产业发展现状和发展前景分析孟欣，田学勤，白云峰（中国建筑材料工业规划研究院北京100035）摘要：该文在我国国内玄武岩资源情况、玄武岩纤维主要生产企业的基本情况、技术水平、产品性能等情况进行总结的基础上，指出了当前阻碍玄武岩纤维发展的主要问题，并对未来玄武岩纤维产业发展前景进行了分析探讨。
关键词：玄武岩纤维；玄武岩连续纤维；产业发展0引言根据中国非金属矿工业协会、中国石材工业协会统计，在我国的很多省份均有适合于连续玄武岩纤维（以下简称玄武岩纤维）生产的矿址，如福建、河南、吉林、山东、四川、云南、浙江、湖北、贵州等省。
1玄武岩纤维产业发展现状1.1资源储备现状福建福鼎市白琳大嶂山的玄武岩资源储存达到了50000万m3，且大部分呈地表裸露状态，矿山颜色为墨黑色，在我国属于非常优质的资源品种，被国务院原建材局命名“福鼎黑”。
河南洛阳市蔡店乡的玄武岩资源呈大小圆块状，储存与地表以下50cm左右，但储层较厚，最深处可达到100m以上。
吉林省新生代玄武岩分布面积几乎占全省基岩出露面积的25%，主要分布在延边州、白山地区和通化，化学成分、矿物结构符合建筑用材料和公路用材料及基本符合岩棉生产要求，因此有着十分广阔的开发和利用价值。
山东沂水圈里乡、平邑，安徽明光市等县市的玄武岩资源储量也比较丰富。
1.2产业发展现状玄武岩纤维是天然火山岩在高温熔融流体化后经贵金属漏板高速连续拉丝而成[1]。
最早由前苏联于20世纪70年代研制成功，并于20世纪80年代中期投入工业化生产。
我国对于玄武岩纤维的研制与生产，始于21世纪初。
2001年，哈尔滨工业大学组建专门的玄武岩纤维研究团队并在成都航天基地建成单体炉纺丝装置，对玄武岩纤维及其应用进行系统研究。
2003年底，国内第一家玄武岩纤维生产企业在上海成立，10年内国内玄武岩纤维生产企业主要有浙江石金玄武岩纤维有限公司、四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司、牡丹江金石玄武岩纤维有限公司，呈三足鼎立之势[2]（见表1）。
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76中国纤检 2010年 3月（上）
纤维·广角Fiber and its Wide Watch
连续玄武岩纤维（CBF）是以天然的火山喷出岩作为原料，将其破碎后加入熔窑中，在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。以CBF为增强体可制成各种性能优异的复合材料，可广泛应用于消防、环保、航空航天、军工、车船制造、工程塑料、建筑等军工和民用领域，故CBF被誉为21世纪的新材料[1]。随
着国外工艺技术的不断改进以及新市场的不断开拓，玄武岩纤维有望成为第四大高强高模纤维。
1 国内外发展研究状况1.1 国外发展研究状况以玄武岩为主要原料生产的岩棉自从1840年首先在英国威尔斯试制成功到现在已有160多年的历史[2]。1922年在美国专利(OS1438428)出现由法国人Paul提出玄武岩纤维制造技术，但没有实质性生产。20世纪50年代初期，德国、捷克和波兰等东欧国家以玄武岩为原料，采用离心法生产出了纤维平均直径为25μm～30μm的玄武岩棉。随后60年代初期，美国、前苏联、德国等大力发展垂直立吹法生产工艺，使玄武岩棉产量迅速增长。前苏联引进了德国立吹法制造矿物棉的生产专利，在消化、吸收的基础上，成功地将该项技术应用
于玄武岩棉的生产，设计生产能力为日产38吨～40吨玄武岩棉。玄武岩纤维的研究工作主要集中在前苏联。玄武岩纤维于1953—1954 年由苏联莫斯科玻璃和塑料研究院开发出[3]。苏联早在20世纪60—70年代就致力于连续玄武岩
纤维的研究工作，乌克兰建筑材料工业部设立了专门的别列切绝热隔音材料科研生产联合体，主要任务是研制CBF及其制品制备工艺的生产线。联合体的科研实验室于 1972 年开始研制制备CBF，曾经研制出 20 多种CBF制品的生产工艺[4]。1973年，前苏联新闻机构报道了有关玄武
岩纤维材料在其国内广泛应用的情况。1985年在前苏联的乌克兰率先实现工业化生产，产品全部用于前苏联国防军工和航天﹑航空领域。1991年前苏联解体后，此项目开始公开，并用于民用项目。目前连续玄武岩主要研发及生产基地在俄罗斯及乌克兰两个国家。苏联的解体，客观上影响了CBF的推广应用，但是，由于玄武岩纤维具有有别于碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维的一系列优异性能，而且性价比好，引起了美国、欧盟等国防军工领域的高度重视。1.2 国内发展研究现状我国自20世纪70年代起，就断断续续地开展对CBF的研究，但未获得成功。2001年哈尔滨工业大学组建
连续玄武岩纤维的发展及应用前景Development and Application Prospect of Continuous Basalt Fiber文/郭欢 麻岩 陈姝娜
摘要：介绍了连续玄武岩纤维的国内外发展历程和现状，连续玄武岩纤维性能和应用领域，表明连续玄武岩纤维用于防火隔热材料、过滤材料、增强复合材料、电子技术等具有明显的优势。结合连续玄武岩生产工艺目前存在的问题，给出了几点建议并提出了要尽快制定玄武岩纤维的国家标准，促进连续玄武岩纤维的安全可持续发展。
关键词：连续玄武岩纤维；防火隔热；过滤环保；增强复合；高技术纤维772010年 3月（上） 中国纤检
纤维·广角Fiber and its Wide Watch
了专门的研究队伍致力于玄武岩纤维制备技术的研发。2004年哈尔滨工业大学深圳研究院与成都航天万欣科技有限公司组建了成都航天拓鑫科技有限公司，进一步研究改进玄武岩连续纤维制造设备功能，开发出玄武岩纤维终端产品。2002年，我国正式将连续玄武岩纤维列入国家863计划，承担该课题项目的深圳俄金碳材料科技有限公司(由深圳黄金屋真空科技有限公司与俄罗斯一家军工材料研究院合资组建的)和大型民营企业横店集团等3家股东注资2000万元人民币，于2003年12月成立了横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司。经近两年来的技术开发，横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司采用创新的生产技术和“一步法”工艺，取得了以纯天然玄武岩(不添加任何辅料)为原料生产连续玄武岩纤维的研发成果，并成功实现了工业化生产。该公司不仅掌握了电熔炉、火焰炉、气电结合的生产技术，而且生产的多轴向织物树脂基复合材料及玄武岩纤维片材等复合材料等产品得到军工和民用领域有关用户的认可。目前，发展中的横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司是继俄罗斯等独联体与美国之后的全世界具有一定规模、排名第六位的生产工厂。有专家学者预测： 2010年全国生产玄武岩连续纤维1万t，2020年为7万t～10万t。
2 玄武岩纤维（CBF）的性能2.1 新型环保性材料CBF具有非人工合成的纯天然性，加之生产过程无害，且产品寿命长，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。由于玄武岩熔化过程中没有硼和其他碱金属氧化物排出，使CBF制造过程的池炉排放烟尘中无有害物质析出，不向大气排放有害气体，无工业垃圾及有毒物质污染环境。玄武岩纤维在很大程度上可代替玻璃纤维，被广泛用于航天航空、石油化工、汽车、建筑等多领域，因而，CBF被誉为21世纪“火山岩变丝”、“点石成金”的新型环保纤维。2.2 功能性优良的材料CBF是继碳纤维﹑芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维之后的第四大高技术纤维支柱，在许多条件下可替代碳纤维﹑芳纶纤维，在某些场合甚至比上述两种纤维性能还好。玄武岩纤维及其制品的异常优越性能具体表现在以下几个方面：（1）显著的耐高温性能和热震稳定性。CBF的使用温度范围为－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℃下保持不变, 在900℃时原始重量仅损失3%[5]。（2）较低的热传导系数。CBF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。（3）高的弹性模量和抗拉强度。CBF的弹性模量为：9100 kg/mm2～11000 kg/mm2，高于无碱玻纤、石棉、芳纶纤维、聚丙烯纤维和硅纤维。CBF 的抗拉强度为3800～4800 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。（4）化学稳定性好。CBF的耐酸性和耐碱性均比铝硼硅酸盐纤维好[6～7]。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）吸音系数较高。CBF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, 可制作隐身材料。（6）良好的电绝缘性和介电性能。CBF的比体积电阻较高为1×1012 Ω·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 %。（7）较低的吸湿性。CBF的吸湿性低于0.1 %，低于芳纶纤维、岩棉和石棉。 （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。表1给出了CBF与各种纤维材料的物理性能对比。
性能CBFE玻纤碳纤维芳纶纤维岩棉密度/(g/cm3)2.6～2.82.5～2.61.7～2.21.492.5
使用温度 /oC－260～880－60～350最高2000最高250最高600热传导系数/(W/m·K)0.031～0.0380.034～0.0405～1850.04～0.130.034～0.048比体积电阻/Ω·m1×10121×10112×10－53×1013
吸音系数%0.9～0.990.8～0.93弹性模量/GPa79.3～93.172.5～75.5230～60070～140抗拉强度/MPa3000～48403100～38003500～60002900～3400
表1 CBF与各种纤维材料的物理性能对比78中国纤检 2010年 3月（上）
纤维·广角Fiber and its Wide Watch
3 玄武岩纤维（CBF）的应用3.1 防火隔热领域的应用CBF用于防火服正处于起步阶段，由于其本身的特殊性能，用于防火服领域有较大的优势。CBF是无机纤维，具有不燃性、耐温性（－269℃～650℃）、无有毒气体排出、绝热性好、无熔融或滴落、强度高、无热收缩现象等优点。缺点是比重较芳纶纤维大，穿着的舒适感不如芳纶纤维防火服。如果CBF与其他纤维混纺可制成阻燃面料，用于部队的相关装备显然是有明显优势的。3.2 在过滤环保领域的应用CBF是一种新型的绿色环保材料，可用于环保领域有害介质、气体的过滤、吸附和净化，特别是在高温过滤领域，CBF的长期使用温度是650℃，远优于传统过滤材料，是过滤基布、过滤材料、耐高温毡的首选材料。目前过滤材料主要有天然纤维、各种合成纤维、各种无机纤维和金属纤维。由于对耐高温提出了更高的要求，又引进了Nomex、Procon、Torcon、Basfil、P84等。但是，目前所有的过滤材料都不能解决过滤高温介质的问题，而CBF可以在－269℃~650℃的范围内长期使用，它的耐高温性能是其他材料所无法比拟的。3.3 CBF增强树脂基复合材料的应用CBF具有良好的技术特性：低容重，低导热率，低吸湿率和对腐蚀介质的化学稳定性，能够降低结构重量，形成新型结构材料。利用这些特性，在军品和民品领域有广泛的应用。玄武岩纤维增强树脂基复合材料是制造坦克装甲车辆的车身材料，可减轻其重量；用于制造火炮材料，尤其是用于炮管热护套材料可以大大提高火炮的命中率和射击精度。在枪弹、引信、弹匣、大口径机枪枪架、坦克装甲车辆的薄板装甲、汽车发动机罩、减震装置等方面有大量的应用。在船舶工业中可大量用于船壳体、机舱绝热隔音和上层建筑；用CBF蜂窝板可制成火车车厢板，既减轻了车厢的重量，又具有一种良好的阻燃性能。CBF具有良好的增强效应．单纤维拔丝试验表明，CBF与环氧聚合物的黏合能力高于E玻璃纤维，而且在采
用硅烷偶联剂处理后其黏合能力还会进一步提高，因此，玄武岩纤维可以代替即将禁用的石棉来作为耐高温结构复合材料、橡胶技术制品等增强材料，也可用于制作制动器、离合器等摩擦片的增强材料。表2为各种纤维增强环氧树脂基复合材料的机械性能比较。另外，CBF还是碳纤维的低价替代品，具有一系列优异性能。尤为重要的是，由于它取自天然矿石而无任何添加剂，是目前为止唯一的无环境污染的、不致癌的绿色健康玻璃质纤维产品。所以玄武岩纤维在复合材料的增强材料领域的应用，已引起广泛重视并将快速发展。3.4 在电子技术领域的应用CBF具有良好的介电性能。其含有较多的导电氧化物，是不适合做介电材料的，但是采用某种浸润剂处理纤维表面后，其介电损失角正切比常规玻纤大大降低，它的体积电阻率比E玻璃纤维高一个数量级，所以 CBF非常适合用于耐热介电材料[1]。