Vật liệu sợi hiệu suất cao xanh vô cơ mới Sợi bazan

Sợi bazan là gì?
Sợi bazan là một loại sợi liên tục được làm từ đá bazan tự nhiên làm nguyên liệu chính.Sau khi nóng chảy ở 1450-1500 ℃, nó được kéo qua ống lót kéo bằng hợp kim bạch kim-rhodium ở tốc độ cao.Màu thường là nâu và có ánh kim loại.Nó bao gồm các oxit như silicon dioxide, oxit nhôm, oxit canxi, oxit magiê, oxit sắt và titan dioxide.Sợi bazan có nhiều đặc tính ưu việt như độ bền cao, cách điện, chống ăn mòn, chịu nhiệt độ cao, chống lão hóa,… đồng thời tương thích tốt với môi trường, không gây ô nhiễm thứ cấp.Do đó, nó là một vật liệu bảo vệ môi trường mới hiệu suất cao màu xanh lá cây thực sự.
đất nước tôi đã liệt kê sợi bazan là một trong bốn loại sợi chính (sợi carbon, sợi aramid, polyetylen có trọng lượng phân tử cực cao, sợi bazan) để phát triển trọng điểm.Nhu cầu của ngành hàng không và các lĩnh vực khác có triển vọng ứng dụng rộng rãi.
Quy trình sản xuất sợi bazan
Đá bazan tự nhiên được hình thành do phun trào núi lửa được sử dụng làm nguyên liệu thô, được nghiền nát và đưa vào lò nấu chảy, được nung nóng đến trạng thái nóng chảy 1450 ~ 1500 ° C, và nhanh chóng được kéo qua ống lót vẽ dây hợp kim bạch kim-rhodium và sợi bazan được sản xuất theo cách này.
Tóm lại, quy trình tạo sợi bazan là “rút” đá bazan núi lửa cứng rắn thành tơ ở nhiệt độ cao.
Đường kính của sợi bazan được sản xuất bằng công nghệ hiện có có thể đạt tới 6 ~ 13μm, mỏng hơn cả sợi tóc.
Quá trình sản xuất của nó được thể hiện trong hình dưới đây.
1
Magma nóng chảy

2

3

 

Vẽ
Là một chất silicat vô cơ vô định hình, sợi bazan có thời gian sản xuất ngắn, quy trình đơn giản, không có nước thải công nghiệp và khí thải, giá trị gia tăng cao.Nó được mệnh danh là “vật liệu xanh mới” của thế kỷ 21.

4

5

 

Hiệu suất tuyệt vời của sợi bazan
Các sợi bazan liên tục tự nhiên tinh khiết có màu vàng và xuất hiện dưới dạng các hình trụ nhẵn với mặt cắt ngang hình tròn hoàn hảo.Sợi bazan có mật độ cao và độ cứng cao, vì vậy nó có khả năng chống mài mòn và độ bền kéo tuyệt vời.Sợi bazan là một chất vô định hình và nhiệt độ sử dụng của nó thường là -269 ~ 700°C (điểm hóa mềm là 960°C).Nó có khả năng chống axit và kiềm, có khả năng chống tia cực tím mạnh, độ hút ẩm thấp và khả năng chống chịu môi trường tốt.Ngoài ra, nó có ưu điểm là cách nhiệt tốt, khả năng lọc nhiệt độ cao, khả năng chống bức xạ và tính thấm sóng tốt, ổn định sốc nhiệt, độ sạch môi trường và tỷ lệ tuyệt vời giữa hiệu suất kết cấu so với chất lượng kết cấu.

6

Đủ nguyên liệu
Sợi bazan được tạo ra bằng cách rút ra sau khi nấu chảy quặng bazan, và trữ lượng quặng bazan trên trái đất và mặt trăng là khá khách quan, và chi phí nguyên liệu thô tương đối thấp.
Vật liệu thân thiện với môi trường
Quặng bazan là nguyên liệu tự nhiên, trong quá trình sản xuất không thải ra boron hay các oxit kim loại kiềm khác nên không kết tủa các chất độc hại trong khói bụi, không gây ô nhiễm bầu không khí.Hơn nữa, sản phẩm có tuổi thọ cao nên là một loại vật liệu bảo vệ môi trường tích cực xanh mới với chi phí thấp, hiệu suất cao và độ sạch lý tưởng.
Nhiệt độ cao và khả năng chống nước
Phạm vi nhiệt độ hoạt động của sợi bazan liên tục thường là -269 ~ 700 ° C (điểm hóa mềm là 960 ° C), trong khi của sợi thủy tinh là -60 ~ 450 ° C và nhiệt độ hoạt động tối đa của sợi carbon chỉ có thể đạt tới 500 °C.Đặc biệt khi sợi bazan hoạt động ở 600°C, độ bền sau khi đứt gãy vẫn có thể duy trì 80% độ bền ban đầu;khi nó hoạt động ở 860 ° C mà không bị co ngót, ngay cả bông khoáng có khả năng chịu nhiệt độ tuyệt vời cũng chỉ có thể duy trì độ bền sau khi đứt tại thời điểm này.50%-60%, bông thủy tinh bị phá hủy hoàn toàn.Sợi carbon tạo ra CO và CO2 ở khoảng 300°C.Sợi bazan có thể duy trì độ bền cao dưới tác dụng của nước nóng ở 70 ° C và sợi bazan có thể mất một phần độ bền sau 1200 giờ.
Ổn định hóa học tốt và chống ăn mòn
Sợi bazan liên tục có chứa các thành phần như K2O, MgO) và TiO2, và những thành phần này cực kỳ có lợi để cải thiện khả năng chống ăn mòn hóa học và hiệu suất chống thấm nước của sợi và đóng một vai trò rất quan trọng.So với sự ổn định hóa học của sợi thủy tinh, nó có nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt là trong môi trường kiềm và axit.Sợi bazan cũng có thể duy trì độ bền cao hơn trong dung dịch Ca(OH)2 bão hòa và môi trường kiềm như xi măng.Tính ăn mòn của kiềm.
Mô đun đàn hồi và độ bền kéo cao
Mô đun đàn hồi của sợi bazan là: 9100 kg/mm-11000 kg/mm, cao hơn so với sợi thủy tinh không chứa kiềm, sợi amiăng, sợi aramid, sợi polypropylene và sợi silicon.Độ bền kéo của sợi bazan là 3800-4800 MPa, cao hơn sợi carbon kéo lớn, aramid, sợi PBI, sợi thép, sợi boron và sợi alumina, và có thể so sánh với sợi thủy tinh S.Sợi bazan có mật độ 2,65-3,00 g/cm3 và độ cứng cao từ 5-9 trên thang Mohs nên có khả năng chống mài mòn và độ bền kéo rất tốt.Độ bền cơ học của nó vượt xa sợi tự nhiên và sợi tổng hợp, vì vậy nó là vật liệu gia cố lý tưởng và tính chất cơ học tuyệt vời của nó đứng đầu trong bốn loại sợi hiệu suất cao.
Cách âm tuyệt vời
Sợi bazan liên tục có đặc tính cách âm và hấp thụ âm thanh tuyệt vời.Có thể biết từ hệ số hấp thụ âm thanh của sợi ở các tần số khác nhau, hệ số hấp thụ âm thanh của nó tăng đáng kể khi tần số tăng.Ví dụ, nếu chọn vật liệu tiêu âm làm bằng sợi bazan có đường kính 1-3μm (tỷ trọng 15 kg/m3, độ dày 30 mm) thì sợi sẽ không bị hư hại trong điều kiện tần số âm thanh 100-300 Hz. , 400-900 Hz và 1200-7 000 HZ.Hệ số hấp thụ âm thanh của vật liệu là 0,05~0,15, 0,22~0.75 và 0,85~0,93 tương ứng.
Thuộc tính điện môi nổi bật
Điện trở suất thể tích của sợi bazan liên tục cao hơn một bậc so với sợi thủy tinh E và nó có đặc tính điện môi tốt.Mặc dù quặng bazan có chứa oxit dẫn điện với phần trăm khối lượng gần 0,2, nhưng sau khi xử lý bề mặt đặc biệt bằng chất làm ẩm đặc biệt, tiếp tuyến tổn thất điện môi của sợi bazan thấp hơn 50% so với sợi thủy tinh và điện trở suất thể tích của sợi cũng cao hơn so với sợi thủy tinh.
Khả năng tương thích silicat tự nhiên
Nó có khả năng phân tán tốt với xi măng và bê tông, lực liên kết mạnh, hệ số co giãn và giãn nở nhiệt ổn định, khả năng chống chịu thời tiết tốt.
hút ẩm thấp
Độ hút ẩm của sợi bazan nhỏ hơn 0,1%, thấp hơn so với sợi aramid, len đá và amiăng.
Độ dẫn nhiệt thấp
Độ dẫn nhiệt của sợi bazan là 0,031 W/m·K -0,038 W/m·K, thấp hơn so với sợi aramid, sợi nhôm silicat, sợi thủy tinh không chứa kiềm, len đá, sợi silicon, sợi carbon và không gỉ Thép.
So với các loại sợi khác, sợi bazan có hiệu suất tuyệt vời về nhiều mặt.

Mục

Sợi bazan liên tục

Sợi carbon

Sợi aramid

Sợi thủy tinh

Tỷ trọng/(g•cm-3)

2,6-2,8

1.7-2.2

1,49

2,5-2,6

Nhiệt độ hoạt động/℃

-260~880

2000

250

-60~350

Độ dẫn nhiệt/(W/m•K)

0,031-0,038

5-185

0,04-0,13

0,034-0,040

Điện trở âm lượng/(Ω•m)

1×1012

2×10-5

3×1013

1×1011

Hệ số hấp thụ âm thanh /%

0,9-0,99

0,8-0,93

Mô đun đàn hồi/GPa

79.3-93.1

230-600

70-140

72,5-75,5

Độ bền kéo/MPa

3000-4840

3500-6000

2900-3400

3100-3800

Đường kính sợi đơn/um

9-25

5-10

5-15

10-30

Độ giãn dài khi đứt/%

1,5-3,2

1.3-2.0

2,8-3,6

2,7-3,0

Ứng dụng của sợi bazan

số 8

Vô hình
Sợi bazan có đặc tính cường độ cao và khả năng chịu nhiệt độ cao và thấp, rất phù hợp với yêu cầu vật liệu bề mặt của máy bay và tên lửa.Đồng thời, nó có các đặc tính hấp thụ sóng và tính thấm từ tính, có thể nhận ra khả năng tàng hình của radar.Vì vậy, sợi carbon bazan có thể thay thế một phần sợi carbon cho máy bay tàng hình và tên lửa.

9

chống đạn
Hiện nay, sợi polyetylen có trọng lượng phân tử cực cao thường được sử dụng làm áo chống đạn, có khả năng chịu nhiệt thấp, độ bền và mô đun của chúng sẽ giảm dưới sự nóng chảy của đạn ở nhiệt độ cao, điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả chống đạn.Ngược lại, sợi bazan có khả năng chịu nhiệt độ cao mạnh mẽ, vì vậy vấn đề này không tồn tại.

1010

hàng không vũ trụ
Sợi bazan có độ dẫn nhiệt thấp và khả năng chống cháy tốt.Phạm vi nhiệt độ làm việc là -269°C~700°C, chịu được cả nhiệt độ cao và thấp.Để đáp ứng các yêu cầu khắt khe về vật liệu trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, hầu hết các vật liệu hàng không vũ trụ của Nga đều được làm bằng vật liệu này.

11

Ứng dụng trong lĩnh vực kỹ thuật đường bộ
Sợi bazan có ưu điểm là độ bền kéo cao, tính chất cơ học tốt, chịu nhiệt độ cao, chống tia cực tím, kháng axit, kháng kiềm, kháng muối và chống lão hóa.So với các loại sợi khác, hiệu suất toàn diện của nó tốt hơn và nó cũng đáp ứng các yêu cầu về vật liệu trong lĩnh vực kỹ thuật đường bộ.Do đó, ngày càng có nhiều sản phẩm sợi bazan được sử dụng trong kỹ thuật đường bộ trong những năm gần đây.

Cách nhiệt, chịu nhiệt độ, lĩnh vực phòng cháy chữa cháy
Sợi bazan có đặc tính chịu nhiệt độ cao, có thể dệt thành vải chống cháy, dùng trong một số lĩnh vực phòng cháy chữa cháy.Nó cũng có thể được dệt thành túi lọc nhiệt độ cao để lọc nhiệt độ cao và loại bỏ bụi.Ngoài ra, nó cũng có thể được chế tạo thành nỉ kim, được sử dụng trong một số lĩnh vực cách nhiệt.
Ngành xây dựng
Tận dụng khả năng chống ăn mòn tuyệt vời của sợi bazan, nó có thể được kết hợp với nhựa vinyl hoặc nhựa epoxy thông qua quá trình ép đùn, cuộn dây và các quy trình khác để tạo ra một loại vật liệu xây dựng mới.Vật liệu này có độ bền cao, khả năng chống axit và chống ăn mòn tuyệt vời, có thể được sử dụng trong công trình dân dụng thay cho một số thanh thép.Hơn nữa, hệ số giãn nở của sợi bazan tương tự như bê tông và sẽ không có ứng suất nhiệt độ lớn giữa hai loại.
lĩnh vực ô tô
Sợi bazan có hệ số ma sát ổn định và có thể được sử dụng trong một số vật liệu tăng cường ma sát, chẳng hạn như má phanh.Do hệ số hấp thụ âm thanh cao, nó có thể được sử dụng trên một số bộ phận bên trong để đạt được hiệu quả cách âm và giảm tiếng ồn.
lĩnh vực hóa dầu
Khả năng chống ăn mòn của sợi bazan mang lại cho nó những lợi thế độc đáo trong lĩnh vực hóa dầu.Phổ biến là ống cao áp uốn lượn kết hợp với nhựa epoxy có tác dụng kép giữ nhiệt và chống ăn mòn.
Mặc dù sợi bazan vẫn còn tồn tại những vấn đề như thành phần khoáng chất biến động lớn, chi phí sản xuất cao, hiệu quả sản xuất thấp nhưng những vấn đề này vừa là thách thức vừa là cơ hội cho việc phát triển và sử dụng sợi bazan.
Với sự đột phá của công nghệ vẽ sợi bazan trong nước, hiệu suất của sợi bazan ổn định hơn, chi phí thấp hơn và nó có triển vọng ứng dụng rất rộng.


Thời gian đăng bài: 14-Dec-2022