玄武岩纤维复合材料研究

探讨了由玄武岩纤维与植物纤维复合制备型体材料的基本方法及复合材料的物理结构．该复合材料形成一种拓扑无序结构，可以近似用“无规网络模型”描述材料的结构．实验探讨了打浆度、玄武岩纤维含量等因素对复合材料性能的影响．制备的复合材料可生产一次性餐饮、盒具及农用育苗钵和衬垫包装材料等．该复合材料可以完全降解，玄武岩纤维分解后即为土壤的母质，对环境不造成二次污染．     

海泡石/玄武岩纤维复合沥青混合料性能研究

从海泡石纤维和改性玄武岩纤维的微观结构特性出发，进行海泡石／玄武岩复合纤维增强沥青复合材料的制备．通过路用性能试验，研究了海泡石纤维和改性玄武岩纤维对沥青混合料性能的影响以及结合机理．结果表明，添加适当量海泡石和改性玄武岩纤维可以制备性能优良的纤维复合沥青混合料．海泡石纤维对沥青表现极强吸持能力，有效调节沥青质与胶浆的含量．改性玄武岩纤维在沥青中主要起加固和改善混合料的作用．两种纤维的添加，使沥青混合料的高温变形性、水稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性等显著提高。     

玄武岩／聚苯硫醚纤维复合滤料 PTFE乳液浸渍工艺研究

采用PT FE乳液对玄武岩/聚苯硫醚针刺复合滤料进行浸渍后整理,通过正交试验设计,分析了乳液浓度、浸渍时间、焙烘温度和焙烘时间等工艺参数对过滤效率的影响,以获得最佳性能的复合滤料。结果表明：各因素对复合滤料过滤效率影响排序为乳液浓度＞浸渍时间＞焙烘温度＞焙烘时间;乳液浸渍后复合滤料的平均孔径由33．1μm降低到27．3μm ,过滤效率由89．9％提高到97．2％,过滤性能有了明显的提高。     

玄武岩纤维加固混凝土梁式结构的研究综述

玄武岩纤维复合材料(BFRP)是一种新型的加固材料,成为了代替碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等传统加固材料的新一代复合加固材料.与碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等相比,玄武岩纤维有耐高温、耐腐蚀、成本低廉、生产方便等优点.本文重点总结玄武岩纤维最近5年在国内的研究方向与成果,并分析玄武岩纤维在钢筋混凝土梁式结构中的应用与前景展望.     

玄武岩纤维布Whipple防护结构超高速撞击损伤分析

针对加入玄武岩纤维织物对Whipple防护结构损伤产生的影响进行了实验研究.探讨了将玄武岩纤维织物作为航天器空间碎片超高速撞击损伤防护结构的增强材料用于航天领域的可行性.实验采用的基本构形为Whipple防护结构,玄武岩纤维布按不同方案布置在结构中.实验分析表明,玄武岩纤维布的防护作用在于:其发生击穿破坏时,击穿孔处的纤维束产生的断裂和孔边处纤维束产生的变形消耗和吸收了撞击物的撞击能量;破坏时,玄武岩纤维束中逐次断裂的纤维丝与撞击物的撞击除了对撞击物产生切割作用外还在撞击物中产生高频的间歇冲击波,两者都对撞击物产生碎化作用;玄武岩纤维布自身的破坏不会再产生新的大碎片.     

复合纤维组成优化及其混合料性能评价

为了对复合纤维组成进行优化,按正交设计方案复配木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维组成9种复合纤维,并对各复合纤维改性沥青进行直剪试验,以抗剪强度为指标,通过极差、方差分析了各单纤维的影响作用,进而优选了复合纤维的最佳掺量及各组分最佳掺配比例;同时,通过室内试验比较验证了单纤维沥青混合料与复合纤维沥青混合料的路用性能.结果表明:复合纤维掺量为0.3％,木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维掺配比例为1∶2∶2时,复合纤维改性沥青具有最优的抗剪性能;复合纤维改性兼具各单纤维改性的优势,其混合料路用性能更加均衡,且具有良好的经济性,为路面材料改性技术提供了一种新的选择.     

碳纳米纤维／镍管复合材料的制备

采用化学镀法在化学纤维布表面覆盖均匀镍层,通过热处理去除基体后获得中空镍纤维管;将其置于化学气相沉积装置中,通过调整合适的氢气和甲烷流量比及气压条件制备了以中空微米镍纤维管为主体结构、碳纳米纤维（CNF）以及金属管体结构为存储介质的碳纳米纤维／镍管复合纤维材料．运用扫描电子显微镜（SEM）分析中空镍纤维及复合纤维管表面形貌,x射线衍射（XRD）对复合纤维管晶相组成进行表征．结果表明,利用模版法制备出的中空镍纤维管孔径在10μm左右,管壁厚约0．5μm;化学气相沉积制备过程中,当微波功率500W,氢气和甲烷流量比100：6,气压4．0kPa,沉积时间5min时,复合纤维管外壁和端口内壁均匀沉积长径比较大且直径均匀分布的碳纳米纤维,碳纤维直径约50nm;复合纤维成分为碳纳米纤维、镍和三镍化磷合金相,其中碳纳米纤维表现为石墨相．表面覆盖有碳纳米纤维的镍管复合材料,增加了材料自身的吸附存储和导电性能,可应用于多相催化、电容存储和电极材料等领域．     

玄武岩/聚苯硫醚纤维复合滤料PTFE乳液浸渍工艺研究

采用PTFE乳液对玄武岩/聚苯硫醚针刺复合滤料进行浸渍后整理,通过正交试验设计,分析了乳液浓度、浸渍时间、焙烘温度和焙烘时间等工艺参数对过滤效率的影响,以获得最佳性能的复合滤料。结果表明:各因素对复合滤料过滤效率影响排序为乳液浓度浸渍时间焙烘温度焙烘时间;乳液浸渍后复合滤料的平均孔径由33.1μm降低到27.3μm,过滤效率由89.9%提高到97.2%,过滤性能有了明显的提高。     

玄武岩纤维混凝土纤维分布及孔隙结构表征

为了探究玄武岩纤维对混凝土28 d抗压强度的影响机理,对6组不同玄武岩纤维掺量(0,1.5,3.0,4.5,6.0,7.5 kg/m~3)的玄武岩纤维混凝土(Basalt fiber reinforced concrete, BFRC)进行CT扫描,从微观层次探究纤维分布及基体原生孔隙特征对混凝土28 d抗压强度的影响.为解决CT扫描后纤维可视化困难这一问题,使用Avizo软件中的分水岭算法和搜索锥算法,建立了孔隙网络模型和纤维分布模型.通过该方法,定量描述了不同纤维掺量下孔隙特征参数的变化及纤维分布.结果表明:纤维的掺入能够抑制孔隙的连通,使得部分较大孔隙得到充填,从而改变孔隙率与孔径分布比;各纤维之间相互搭接,共同构成网状结构,有利于混凝土整体性的提高,可有效增强混凝土28 d抗压强度.     

秸秆纤维水泥基复合材料性能的研究

对秸秆纤维水泥复合材料的基体相、界面相、复合效果、秸秆纤维水泥基复合材料性能，以及界面剂对其性能的影响等方面进行了研究，结果表明，在界面剂的作用下，秸秆植物纤维和水泥之间取得了良好的界面效果。     

玄武岩短纤维增强环氧树脂复合材料的研究

以环氧树脂为基体、玄武岩短纤维为增强材料,制备了玄武岩短纤维/环氧树脂复合材料.研究了不同玄武岩短纤维含量对复合材料拉伸强度和耐磨性能的影响,采用扫描电子显微镜（SEM）观察了复合材料的断面形貌和磨损表面形貌,分析了磨损机制.结果表明,玄武岩短纤维/环氧树脂复合材料的抗拉强度和耐磨性能与纯环氧树脂相比均有不同程度的改善和提高,当玄武岩短纤维的含量为8%时,复合材料的拉伸强度最大;当玄武岩短纤维的含量为6%时,磨损率最低.随着玄武岩短纤维含量的增加,复合材料的磨损机制由黏着磨损向磨粒磨损转化.     

玄武岩纤维贫混凝土力学性能研究

从贫混凝土基层的复合式路面的使用状况来看,反射裂缝的问题比较突出.玄武岩纤维贫混凝土是一种能有效减弱或者避免贫混凝土产生反射裂缝的新型混合料.通过一系列室内试验,对玄武岩纤维贫混凝土的抗压强度、抗弯拉强度、抗冲击能力以及静力抗压弹性模量等力学性能进行了系统研究.得出玄武岩纤维最佳掺量为混合料总质量的2.0‰,最佳掺量范围为3～6 kg/m3.掺入玄武岩纤维后,能大幅提高贫混凝土的早期抗压、抗弯拉强度,且28 d龄期的纤维贫混凝抗压强度和抗弯拉强度也较一般贫混凝土提高了20%以上;可使贫混凝土具有良好的抗冲击性能,较普通贫混凝土提高了近1/3倍;可提高贫混凝土材料的静力抗压弹性模量,但提升幅度不大.     

玄武岩纤维-木纤维复合碱式硫酸镁水泥性能的改性机理

以碱式硫酸镁水泥（BMSC）为基质,以生物基循环木纤维（RWF）为轻质填料,并掺入玄武岩纤维（BF）为增强改性材料,开发出一种轻质高强、高韧性的碱式硫酸镁复合材料。从RWF填料和不同体积占比、不同长度的BF纤维出发,讨论其对改性后BMSC复合材料的流动性、分散系数（纤维）、密度、抗压强度和抗折强度的影响;通过SEM、EDS、XRD微观表征分析对复合材料微观结构的形成进行研究。结果表明：RWF的加入虽然显著降低了BMSC的材料密度,但RWF与BF结合形成复合纤维体系能明显提升BMSC复合材料的力学性能,尤其是抗折强度,较未添加RWF和BF的原生BMSC材料提升比例最高达80%以上;通过微观表征分析发现,RWF在BMSC中拥有良好的界面黏结性能,RWF与BF的共同存在使BMSC材料形成镁水泥基质-循环木纤维-玄武岩纤维体系,提升了复合材料的强度;采用基于图像识别技术的半定量化方法对碱式硫酸镁水泥5·1·7相晶体的发展程度进行辅助量化分析,为材料制备过程中BMSC产品性能的控制提供可能。     

Chemical and thermal resistance of basalt fiber in inclement environments

To study the applicability of the basalt fiber through various experimental works in thermal and chemical environments, glass fiber and carbon fiber were compared and discussed. The tensile strength testing was used to investigate the corrosive resistance of basalt fiber, meanwhile, surface study by scanning electron microscopy and microanalysis with complementary X-ray diffraction analysis (SEM/EDS) was also used to ascertain the durability of basalt fiber. The basalt fiber showed better strength retention than the glass fiber at relatively high temperature. Its tensile strength increased when exposed at 300 °C for several hours, and still maintain about 70% of the initial strength at 400 °C, whereas that of the glass fiber decreased dramatically. The better stability of the basalt fiber was observed in hydrothermal and chemical environment. The tensile strength of the basalt fiber increased by 20% after the immersion in boiling water and remained well in acid solution, when it comes to glass fiber, the tensile strength decreased to some extent. Although the alkali resistance of basalt fiber was poor at the initial stage, it shows better resistance than the glass fiber after long time treatment.     

玄武岩纤维增强聚合物混凝土基本力学性能试验研究

通过混凝土拌合物工作性能和基本力学性能试验,研究了不同掺量的玄武岩纤维和聚合物乳液在单掺、复掺情况下对混凝土工作性能、抗压强度和抗折强度的影响规律.结果表明:玄武岩纤维和聚合物乳液单掺时,随着玄武岩纤维或聚合物乳液掺量的增加,混凝土的7 d龄期抗压强度均略微降低,28 d龄期抗压强度提高不明显,抗折强度均有显著提高;在玄武岩纤维和聚合物乳液掺量匹配时,玄武岩纤维增强聚合物混凝土具有良好的工作性能和优异的抗折强度.     

纤维组分比例对玄武岩/聚丙烯复合材料力学性能影响研究

采用非织造加工工艺,将玄武岩纤维和聚丙烯纤维通过开松混合后梳理成网,然后按照一定的尺寸制成预制件,使用模压成型工艺制备玄武岩/聚丙烯复合材料,研究不同比例的玄武岩纤维和聚丙烯纤维对复合材料力学性能的影响,并通过数学方差分析方法确定了影响因素的显著性.结果表明:当玄武岩纤维和聚丙烯纤维的比例为30/70时,复合材料的拉伸、弯曲强度和模量达到最高,最大拉伸强度、弯曲强度分别为92.998 MPa和156.134 MPa,最大拉伸和弯曲模量分别为3.400 GPa和1.288 GPa.