Čo je čadičové vlákno?
Čadičové vlákno je súvislé vlákno vyrobené z prírodnej čadičovej horniny ako hlavnej suroviny.Po roztavení pri 1450-1500 ℃ sa ťahá cez ťažné puzdro zo zliatiny platiny a ródia pri vysokej rýchlosti.Farba je vo všeobecnosti hnedá a má kovový lesk.Skladá sa z oxidov, ako je oxid kremičitý, oxid hlinitý, oxid vápenatý, oxid horečnatý, oxid železitý a oxid titaničitý.Čadičové vlákno má mnoho vynikajúcich vlastností, ako je vysoká pevnosť, elektrická izolácia, odolnosť proti korózii, odolnosť voči vysokej teplote, proti starnutiu atď., A má dobrú kompatibilitu s prostredím a neprodukuje sekundárne znečistenie.Preto je to skutočne zelený vysokovýkonný nový materiál na ochranu životného prostredia.
moja krajina zaradila čadičové vlákno ako jedno zo štyroch hlavných vlákien (uhlíkové vlákno, aramidové vlákno, polyetylén s ultra vysokou molekulovou hmotnosťou, čadičové vlákno) pre kľúčový vývoj.Potreby letectva a iných oblastí majú široké uplatnenie.
Proces výroby čadičového vlákna
Prírodná čadičová hornina vytvorená sopečnou erupciou sa používa ako surovina, rozdrví a vloží sa do taviacej pece, zahreje sa na roztavený stav 1 450 ~ 1 500 ° C a rýchlo sa ťahá cez ťahaciu objímku drôtu zo zliatiny platiny a ródia a čadičové vlákno. sa vyrába týmto spôsobom.
Stručne povedané, proces výroby čadičového vlákna je „vykreslenie“ tvrdej sopečnej čadičovej horniny do hodvábu pri vysokej teplote.
Priemer čadičového vlákna vyrobeného existujúcou technológiou môže dosiahnuť 6 ~ 13 μm, čo je tenšie ako vlas.
Jeho výrobný proces je znázornený na obrázku nižšie.
Roztavená magma
Kreslenie
Ako amorfná anorganická kremičitanová látka má čadičové vlákno krátke výrobné obdobie, jednoduchý proces, žiadne priemyselné odpadové vody a odpadové plyny a vysokú pridanú hodnotu.V 21. storočí je známy ako „zelený nový materiál“.
Vynikajúci výkon čadičového vlákna
Čisto prírodné súvislé čadičové vlákna sú zlatistej farby a vyzerajú ako hladké valce s dokonale kruhovým prierezom.Čadičové vlákno má vysokú hustotu a vysokú tvrdosť, takže má vynikajúcu odolnosť proti opotrebovaniu a pevnosť v ťahu.Čadičové vlákno je amorfná látka a jeho prevádzková teplota je zvyčajne -269 ~ 700 ° C (bod mäknutia je 960 ° C).Je odolný voči kyselinám a zásadám, má silnú UV odolnosť, nízku hygroskopickosť a dobrú odolnosť voči životnému prostrediu.Okrem toho má výhody dobrej izolácie, filtrovateľnosti pri vysokej teplote, odolnosti voči žiareniu a dobrej priepustnosti vĺn, stability tepelného šoku, čistoty prostredia a vynikajúceho pomeru konštrukčného výkonu ku kvalite konštrukcie.
Dostatok surovín
Čadičové vlákno sa vyrába ťahaním po roztavení čadičovej rudy a zásoby čadičovej rudy na Zemi a Mesiaci sú celkom objektívne a náklady na suroviny sú relatívne nízke.
Materiály šetrné k životnému prostrediu
Čadičová ruda je prírodný materiál, pri výrobe neuniká bór ani iné oxidy alkalických kovov, takže v dyme a prachu sa nezrážajú žiadne škodlivé látky a neznečisťuje ovzdušie.Produkt má navyše dlhú životnosť, takže ide o nový typ zeleného aktívneho materiálu na ochranu životného prostredia s nízkou cenou, vysokým výkonom a ideálnou čistotou.
Odolnosť voči vysokej teplote a vode
Rozsah prevádzkovej teploty kontinuálneho čadičového vlákna je vo všeobecnosti -269 ~ 700 ° C (bod mäknutia je 960 ° C), zatiaľ čo rozsah teploty skleneného vlákna je -60 ~ 450 ° C a maximálna prevádzková teplota uhlíkového vlákna môže dosiahnuť iba 500 °C.Najmä keď čadičové vlákno pracuje pri 600 °C, jeho pevnosť po pretrhnutí si stále môže zachovať 80 % svojej pôvodnej pevnosti;keď pracuje pri 860°C bez zmrštenia, aj minerálna vlna s vynikajúcou teplotnou odolnosťou si v tomto čase dokáže zachovať len pevnosť po pretrhnutí.50%-60%, sklená vata je úplne zničená.Uhlíkové vlákno produkuje CO a CO2 pri cca 300°C.Čadičové vlákna si dokážu udržať vysokú pevnosť pri pôsobení horúcej vody pri 70 °C a čadičové vlákna môžu stratiť časť svojej pevnosti po 1200 hodinách.
Dobrá chemická stabilita a odolnosť proti korózii
Kontinuálne čadičové vlákno obsahuje zložky ako K2O, MgO) a TiO2 a tieto zložky sú mimoriadne prospešné pre zlepšenie odolnosti vlákna proti chemickej korózii a vodotesnosti a zohrávajú veľmi dôležitú úlohu.V porovnaní s chemickou stabilitou skleneného vlákna má viac výhod, najmä v alkalických a kyslých médiách.Čadičové vlákno si tiež môže zachovať vyššiu odolnosť v nasýtenom roztoku Ca(OH)2 a alkalických médiách, ako je cement.Vlastnosti alkalickej korózie.
Vysoký modul pružnosti a pevnosti v ťahu
Modul pružnosti čadičového vlákna je: 9100 kg/mm – 11000 kg/mm, čo je viac ako u bezalkalického skleneného vlákna, azbestu, aramidového vlákna, polypropylénového vlákna a silikónového vlákna.Pevnosť v ťahu čadičového vlákna je 3 800 - 4 800 MPa, čo je vyššia pevnosť ako u uhlíkových vlákien, aramidu, PBI vlákna, oceľového vlákna, bórového vlákna a oxidu hlinitého a je porovnateľná so skleneným vláknom S.Čadičové vlákno má hustotu 2,65-3,00 g/cm3 a vysokú tvrdosť 5-9 na Mohsovej stupnici, takže má vynikajúcu odolnosť proti opotrebovaniu a pevnosť v ťahu.Jeho mechanická pevnosť ďaleko prevyšuje prírodné vlákna a syntetické vlákna, preto je ideálnym výstužným materiálom a jeho vynikajúce mechanické vlastnosti sú v popredí štyroch vysokovýkonných vlákien.
Výborná zvuková izolácia
Nepretržité čadičové vlákno má vynikajúcu zvukovú izoláciu a zvukovú pohltivosť.Z koeficientu absorpcie zvuku vlákna pri rôznych frekvenciách je možné zistiť, že jeho koeficient absorpcie zvuku sa výrazne zvyšuje so zvyšujúcou sa frekvenciou.Napríklad, ak sa zvolí zvuk pohlcujúci materiál z čadičového vlákna s priemerom 1-3 μm (hustota 15 kg/m3, hrúbka 30 mm), vlákno sa nepoškodí pri zvukovej frekvencii 100-300 Hz. , 400-900 Hz a 1200-7 000 Hz.Koeficienty absorpcie zvuku materiálov sú 0,05~0,15, 0,22~0.75 a 0,85 až 0,93.
Vynikajúce dielektrické vlastnosti
Objemový odpor kontinuálneho čadičového vlákna je rádovo vyšší ako odpor E skleneného vlákna a má dobré dielektrické vlastnosti.Hoci čadičová ruda obsahuje vodivý oxid s hmotnostným zlomkom takmer 0,2, po špeciálnej povrchovej úprave špeciálnym zmáčadlom je tangent dielektrickej straty čadičového vlákna o 50 % nižší ako tangenta skleneného vlákna a objemový odpor vlákna je tiež vyššia ako u sklenených vlákien.
Kompatibilita s prírodným silikátom
Má dobrú disperziu s cementom a betónom, silnú väzbovú silu, konzistentný koeficient tepelnej rozťažnosti a kontrakcie a dobrú odolnosť voči poveternostným vplyvom.
Nízka hygroskopickosť
Hygroskopickosť čadičového vlákna je menšia ako 0,1 %, čo je menej ako u aramidového vlákna, kamennej vlny a azbestu.
Nízka tepelná vodivosť
Tepelná vodivosť čadičového vlákna je 0,031 W/m·K -0,038 W/m·K, čo je menej ako u aramidového vlákna, hliníkového silikátového vlákna, skleneného vlákna bez alkálií, minerálnej vlny, silikónového vlákna, uhlíkového vlákna a nehrdzavejúcej ocele. oceľ.
V porovnaní s inými vláknami má čadičové vlákno vynikajúci výkon v mnohých aspektoch.
| Položka | Nepretržité čadičové vlákno | Uhlíkové vlákno | Aramidové vlákno | Sklenené vlákno |
| Hustota/(g•cm-3) | 2,6-2,8 | 1,7-2,2 | 1.49 | 2,5-2,6 |
| Prevádzková teplota/℃ | -260~880 | ≤2000 | ≤250 | -60~350 |
| Tepelná vodivosť/(W/m•K) | 0,031-0,038 | 5-185 | 0,04-0,13 | 0,034-0,040 |
| Objemový odpor/(Ω•m) | 1×1012 | 2×10-5 | 3×1013 | 1×1011 |
| Koeficient absorpcie zvuku /% | 0,9-0,99 | 0,8-0,93 | ||
| Elastický modul/GPa | 79,3-93,1 | 230-600 | 70-140 | 72,5-75,5 |
| Pevnosť v ťahu/MPa | 3000-4840 | 3500-6000 | 2900-3400 | 3100-3800 |
| Priemer monofilu/um | 9-25 | 5-10 | 5-15 | 10-30 |
| Predĺženie prestávky/% | 1,5-3,2 | 1,3-2,0 | 2,8-3,6 | 2,7-3,0 |
Aplikácia čadičového vlákna
Neviditeľný
Čadičové vlákno má vlastnosti vysokej pevnosti a odolnosti voči vysokým a nízkym teplotám, čo je veľmi vhodné pre požiadavky na povrchový materiál lietadiel a rakiet.Zároveň má vlastnosti absorpcie vĺn a magnetickej permeability, ktoré dokážu realizovať radarovú neviditeľnosť.Čadičové uhlíkové vlákna teda môžu čiastočne nahradiť uhlíkové vlákna pre stealth lietadlá a rakety.
Nepriestrelné
V súčasnosti sa na nepriestrelné vesty zvyčajne používajú polyetylénové vlákna s ultravysokou molekulovou hmotnosťou, ktoré majú nízku tepelnú odolnosť a ich pevnosť a modul sa pri vysokoteplotnom tavení striel znížia, čo ovplyvní nepriestrelný efekt.Naproti tomu čadičové vlákno má silnú odolnosť voči vysokej teplote, takže tento problém neexistuje.
Letectvo a kozmonautika
Čadičové vlákno má nízku tepelnú vodivosť a dobrú retardáciu horenia.Rozsah pracovných teplôt je -269°C~700°C, ktorý je odolný voči vysokým aj nízkym teplotám.Na splnenie náročných požiadaviek na materiály v oblasti letectva je väčšina ruských leteckých materiálov vyrobená z tohto materiálu.
Aplikácie v oblasti cestného inžinierstva
Čadičové vlákno má výhody vysokej pevnosti v ťahu, dobrých mechanických vlastností, odolnosti voči vysokej teplote, UV ochrany, odolnosti voči kyselinám, odolnosti voči zásadám, odolnosti voči soliam a starnutiu.V porovnaní s inými vláknami má lepší komplexný výkon a spĺňa aj požiadavky na materiály v oblasti cestného staviteľstva.V cestnom staviteľstve sa preto v posledných rokoch používa stále viac produktov z čadičových vlákien.
Tepelná izolácia, teplotná odolnosť, pole požiarnej ochrany
Čadičové vlákno má vlastnosti odolnosti voči vysokej teplote a môže byť tkané do ohňovzdornej látky, ktorá sa používa v niektorých oblastiach požiarnej ochrany.Môže byť tiež zapletený do vysokoteplotného filtračného vrecka na vysokoteplotnú filtráciu a odstránenie prachu.Okrem toho sa z nej dá vyrobiť aj vpichovaná plsť, ktorá sa používa v niektorých tepelnoizolačných odboroch.
Stavebný sektor
Využitím vynikajúcej odolnosti čadičového vlákna proti korózii ho možno zmiešať s vinylovou alebo epoxidovou živicou pomocou pultrúzie, navíjania a iných procesov, čím sa vytvorí nový typ stavebného materiálu.Tento materiál má vysokú pevnosť, vynikajúcu odolnosť voči kyselinám a korózii a môže byť použitý v stavebníctve namiesto niektorých oceľových tyčí.Navyše koeficient rozťažnosti čadičového vlákna je podobný koeficientu betónu a medzi nimi nebude veľké teplotné napätie.
Automobilová oblasť
Čadičové vlákno má stabilný koeficient trenia a možno ho použiť v niektorých materiáloch zvyšujúcich trenie, ako sú brzdové doštičky.Vďaka vysokému koeficientu zvukovej pohltivosti ho možno použiť na niektoré časti interiéru na dosiahnutie efektu zvukovej izolácie a zníženia hluku.
Petrochemická oblasť
Odolnosť čadičového vlákna proti korózii mu dáva jedinečné výhody v petrochemickej oblasti.Bežné sú navíjacie vysokotlakové rúry kombinované s epoxidovou živicou, ktoré majú dvojaký tepelný a antikorózny účinok.
Aj keď čadičové vlákna stále majú problémy, ako sú veľké výkyvy v minerálnom zložení, vysoké výrobné náklady a nízka efektívnosť výroby, tieto problémy predstavujú výzvy aj príležitosti pre vývoj a využitie čadičových vlákien.
Vďaka prelomu technológie ťahania domácich čadičových vlákien je výkon čadičového vlákna stabilnejší, náklady sú nižšie a má veľmi široké uplatnenie.
Čas odoslania: 14. decembra 2022