玄武巖纖維是以天然玄武巖石料為原材料，在1450～1500 ℃下熔融后通過鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續(xù)纖維。其拉伸強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異，彈性模量高，導(dǎo)熱系數(shù)低，吸音系數(shù)高，可用于建筑、交通、電子及航空航天等領(lǐng)域。
比利時(shí)Basaltex公司開發(fā)了新型玄武巖纖維復(fù)合材料，并成功試用于高鐵結(jié)構(gòu)件上。將該加工工藝結(jié)合EconCore公司的專利技術(shù)可制成“玄武巖纖維蜂窩結(jié)構(gòu)材料”，該防火夾芯板采用玄武巖纖維與聚糠醇生物樹脂（100%甘蔗廢料）和回收聚酯制成，可用于面板、隔板、地板、桌子等。玄武巖纖維的熱固型蒙皮可在高溫下固化成型，成型時(shí)間短，有利于自動(dòng)化生產(chǎn)。
美囯玄武巖纖維生產(chǎn)商Mafic與TMG材料集團(tuán)合作，計(jì)劃擴(kuò)大熱塑性玄武巖纖維復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，并應(yīng)用于結(jié)構(gòu)件，也可應(yīng)用混雜復(fù)合材料。專家認(rèn)為，玄武巖復(fù)合材料比玻璃纖維復(fù)合材料（GFRP）更具可持續(xù)性，且最終會(huì)實(shí)現(xiàn)成本、質(zhì)量和可持續(xù)性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
玄武巖纖維是我國目前產(chǎn)量最大（2020年產(chǎn)量約 3 萬t）的無機(jī)高性能纖維，有20多家生產(chǎn)企業(yè)，其中以四川航天拓鑫玄武巖實(shí)業(yè)有限公司和浙江石金玄武巖纖維股份有限公司為龍頭，但近年來涌現(xiàn)出一批新興加工企業(yè)。在生產(chǎn)技術(shù)方面，已有幾家大企業(yè)向大型池窯、多紡位和大漏板方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)高效化、產(chǎn)品低成本化和低離散系數(shù)。
四川省玻纖集團(tuán)股份有限公司于2017年開始建設(shè) 3 000 t/a的池窯法玄武巖纖維生產(chǎn)線，2020年 5 月建成 1 萬t/a的采用電氣混合純氧燃燒的單元池窯拉絲法示范項(xiàng)目并投產(chǎn)，此外投資 1 億元，在德陽金山工業(yè)園建設(shè) 1 萬t/a的玄武巖纖維復(fù)合材料生產(chǎn)線。該公司還計(jì)劃投資5.3億元建設(shè) 3 萬t/a的全球最大玄武巖纖維生產(chǎn)線。其中，一期 1 萬t/a的單元窯共有24個(gè)漏板，技術(shù)特點(diǎn)是將85%的玄武巖礦添加其他組分，通過微調(diào)達(dá)到設(shè)定的最佳配方，使原料穩(wěn)定，同時(shí)通過加工成粉末使其熱穿透性好，并能自動(dòng)控制黏度－溫度關(guān)系。漏板孔數(shù)1 200 ～ 2 400，2020年 3 月起該公司自己的漏板加工廠投產(chǎn)，且擁有表面改性技術(shù)，擬打造世界最大玄武巖纖維研發(fā)生產(chǎn)基地。二期工程擬建 2 萬t/a的大型生產(chǎn)線，窯爐面積全球最大，共有48個(gè)漏板，預(yù)期2023年建成投產(chǎn)。產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域包括短切纖維增強(qiáng)瀝青道路、復(fù)合板材、拉擠型材、模壓復(fù)合材料，以及與中國海洋大學(xué)合作開發(fā)的用于海島工程的混凝土補(bǔ)強(qiáng)材料等。
四川謙宜復(fù)合材料科技有限公司自動(dòng)化程度較高，產(chǎn)品離散系數(shù)小，成本接近于玻璃纖維。其產(chǎn)能為3 500 t/a，但公用工程按 6 萬t/a預(yù)留，便于今后擴(kuò)大至經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)規(guī)模（3 萬t/a）。該公司計(jì)劃在河南鄭州和遼寧撫順各建產(chǎn)能為 1 萬t/a的工廠。此外，江蘇天龍玄武巖連續(xù)纖維股份有限公司作為我國最早實(shí)現(xiàn)玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)之一，依舊選用純天然玄武巖拉絲法，最大漏板孔數(shù)為800，最細(xì)單絲直徑為5.5 μm，強(qiáng)度3 500 MPa，模量 90 GPa；吉林通鑫玄武巖科技股份有限公司也是我國較先進(jìn)的大型玄武巖纖維生產(chǎn)企業(yè)，已形成拉絲設(shè)備80臺(tái)（套），產(chǎn)能1.2萬t/a，單絲直徑 7 ～ 20 μm，該公司曾先后與吉林大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、西澳大學(xué)、德國開姆尼茨科技大學(xué)、第一汽車集團(tuán)等合作，探索玄武巖纖維及其復(fù)合材料在汽車及軌道交通領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用。
近年來，我國玄武巖纖維的基礎(chǔ)研究和新產(chǎn)品開發(fā)不斷取得突破。如東南大學(xué)研究的高模量（＞93 GPa）玄武巖纖維的化學(xué)組分為：SiO2 43% ～ 52%，Al2O313% ～ 27.5%，MgO 4.5% ～ 14%，CaO 2.06% ～ 6.5%，F(xiàn)e2O3＋FeO 8.17% ～ 13.65%，Na2O 0.53% ～ 3.3%，K2O 0.41% ～ 2.16%，TiO2 0.81% ～ 8.26%。北京航空航天大學(xué)發(fā)明了一種中空玄武巖纖維的制造方法和裝置，拉絲漏板包括本體、過濾網(wǎng)和針芯組件，漏板本體有腔室，里面有位置相對(duì)的開口和底壁，濾網(wǎng)設(shè)于開口處，濾網(wǎng)通孔與腔室連通，底壁設(shè)有安裝孔，針形組件置于安裝孔處，紡出的中空纖維具有較低的相對(duì)成本。中科院新疆理化技術(shù)研究所在纖維制備過程中對(duì)其涂覆納米導(dǎo)電浸潤(rùn)劑而制得導(dǎo)電玄武巖纖維，這種功能浸潤(rùn)劑分散穩(wěn)定性良好，導(dǎo)電率超過200 μS/cm，可使玄武巖纖維的電導(dǎo)率超過10 S/cm，單絲拉伸強(qiáng)度提升20%，同時(shí)該所還研究了以玄武巖纖維織物為原料、通過化學(xué)氣相沉積法（CVD）在其表面直接生長(zhǎng)CNT，由它制成的樹脂基納米復(fù)合材料具有良好的電磁波屏蔽功能。
（來源：紡織導(dǎo)報(bào)）
更多內(nèi)容，請(qǐng)關(guān)注本刊2023年第3期《全球高性能纖維及其復(fù)合材料行業(yè)新進(jìn)展》一文。