连续玄武岩纤维在复合材料中应用

连续玄武岩纤维是绿色环保材料,是国家鼓励开发与应用的纤维材料。本文对玄武岩基本情况和连续玄武岩纤维制作等工艺的介绍,根据连续玄武岩纤维的特点,列举出玄武岩纤维长纤增强LFT、玄武岩直接无捻粗纱增强纤维和玄武岩纤维SMC无捻粗纱增强纤维的应用特点和情况,并对连续玄武岩纤维复合材料作了展望,期待有更大的应用范围。     

玄武岩连续纤维材料的性能及其应用

玄武岩连续纤维具有良好的物理性能和化学性能,本文重点介绍了各类玄武岩连续纤维纱、玄武岩连续纤维布、玄武岩连续纤维毡和其他玄武岩连续纤维制品,并对该产品的市场前景进行了展望.     

钢筋玄武岩纤维混凝土短柱轴心受压承载能力试验研究

为了研究玄武岩纤维对钢筋混凝土受压构件中增强功能,推进玄武纤维的应用,本文首先对添加0.1%体积掺量的5种长度玄武岩纤维混凝土进行纤维最佳长度研究;得到最佳长度为12 mm玄武岩纤维对混凝土立方体强度增强效果最佳;其次选择12 mm和24 mm的两种玄武岩纤维混凝土最佳掺量进行研究,得到最佳掺量0.15%.在此基础上,本文以体积掺量0.15%,长度为12 mm和24 mm玄武岩纤维混凝土各制作了3根钢筋玄武岩纤维短柱,制作普通钢筋混凝土短柱3根,并对所有试验柱进行了轴心受压极限承载力试验,结果发现,钢筋玄武岩纤维混凝土短柱的轴心受压极限承载能力较普通钢筋混凝土柱最大提高了28%;玄武岩纤维提高了钢筋混凝土短柱的延性.另外,钢筋玄武岩纤维混凝土短柱轴心受压极限承载力试验值大于理论计算值,说明玄武岩纤维不仅提高了混凝土抗压性能,也提高了钢筋和混凝土共同作用效能.     

玄武岩纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石力学性能的影响

通过开展一系列劈裂强度测试、无侧限抗压强度测试和弯拉强度测试,研究了玄武岩短切纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石力学性能的增强作用。龄期为7 d的混合料劈裂试验表明,玄武岩短切纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石的劈裂强度具有显著的增强效果,其中长度为18 mm的纤维对混合料劈裂强度的增强效果优于12 mm、24 mm的纤维。掺加长度18 mm玄武岩纤维的水泥稳定多孔玄武岩碎石,其劈裂强度、无侧限抗压强度、弯拉强度等随着纤维掺量增加先增大后减小;当掺量为碎石质量的0.10%时,纤维对混合料各项力学性能的增强效果最好;随着养护龄期的延长,混合料力学性能不断提升。研究表明掺加玄武岩短切纤维可提高水泥稳定多孔玄武岩碎石的路用性能。     

连续玄武岩纤维及其复合材料研究

通过连续玄武岩纤维的成分对其性能的影响分析,连续玄武岩纤维的拉丝成纤工艺对其性能的影响研究以及当前我国最具代表性的横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司玄武岩复合材料的性能研究,得出了我国现阶段连续玄武岩纤维的研制发展水平,并对未来我国连续玄武岩纤维的发展进行了展望.     

玄武岩纤维风积沙混凝土力学性能研究

为研究玄武岩纤维对风积沙混凝土力学性能的影响,试验选定风积沙掺量20％,玄武岩纤维掺量为0.0 kg/m3、1.0 kg/m3、1.5 kg/m3、2.0 kg/m3、2.5 kg/m3的情况下配制混凝土.研究玄武岩纤维风积沙混凝土抗压、劈裂抗拉以及抗折强度的变化规律,最后通过电镜扫描(SEM)分析玄武岩纤维的作用机理.结果 表明:纤维掺量在1.5 kg/m3以内,随着玄武岩纤维掺量的增加,玄武岩纤维风积沙混凝土抗压、劈裂抗拉及抗折强度均增加,当掺量超过1.5 kg/m3时,混凝土抗压、劈裂抗拉以及抗折强度开始下降.玄武岩纤维在风积沙混凝土中最佳掺量为1.5 kg/m3.玄武岩纤维对风积沙混凝土28 d抗压强度的提高更为显著,最大提高17％.相对于抗压强度而言,玄武岩纤维对风积沙混凝土劈裂抗拉强度的影响更大,抗拉强度最大提高26％.对抗折强度的影响呈现出玄武岩纤维早期(7 d)发挥重要作用,最大提高38％.微观结果表明:玄武岩纤维可以传输荷载,让应力分布更加均匀,抑制裂缝生成、发展,改变裂缝的走向.适量玄武岩纤维掺入可以提高风积沙混凝土的力学性能.     

造船用的先进玄武岩纤维

连续玄武岩纤维在增强纤维市场上是一种新型的产品。虽然获得了有关玄武岩纤维的信息，但是，该纤维却鲜为人知。连续玄武岩纤维技术是由前苏联首创，目前仅有1家公司重点开发连续玄武岩纤维增强材料，这就是俄罗斯的Kamenny Vek公司。     

芳纶以及连续玄武岩纤维和玻璃纤维的耐酸性研究

测试和分析了芳纶、连续玄武岩纤维和玻璃纤维分别在65、80和95℃下浓度为2 mol/L的盐酸溶液中经不同时间的腐蚀后其力学性能以及质量的变化情况。结果表明,芳纶(芳酰胺纤维)的耐酸性能最优,其断裂强力和断裂伸长率的保持率最大;连续玄武岩纤维其次,玻璃纤维最差。因此芳纶比连续玄武岩纤维和玻璃纤维更适合用于酸性环境中,连续玄武岩纤维和玻璃纤维应尽量避免酸液对其的作用。     

高吸水树脂玄武岩纤维混凝土力学性能试验研究

为了研究高吸水树脂(SAP)玄武岩纤维混凝土的力学性能,对不同玄武岩纤维长度(6 mm、18 mm、30 mm)、不同玄武岩纤维掺量(0.1%、0.2%、0.3%)以及不同SAP掺量(0.1%、0.2%、0.3%)的SAP玄武岩纤维混凝土进行了立方体抗压、劈裂抗拉、抗折试验。试验结果表明:掺入长为18 mm,掺量为0.1%的玄武岩纤维对混凝土抗压强度的提高效果较好,提高率为9.67%;掺入长为18 mm,掺量为0.2%的玄武岩纤维对混凝土抗拉、抗折性能的增强效果较为显著,相比于素混凝土分别提高了20.82%、18.04%。对于SAP玄武岩纤维混凝土,随着SAP掺量的增加,其抗压、抗拉、抗折强度均呈先上升后下降的趋势。基于试验数据,得出了玄武岩纤维的最佳长度、掺量以及SAP的最佳掺量。     

玄武岩纤维RPC基本力学性能研究

为了研究玄武岩纤维在RPC(reactive powder concrete,活性粉末混凝土)中的作用效果,以玄武岩纤维体积掺量、纤维长度、RPC水胶比和养护龄期为参数,对玄武岩纤维RPC的劈裂抗拉强度和立方体抗压强度进行了试验研究.试验结果表明:对于掺入12 mm长玄武岩纤维的RPC,最佳水胶比为0.22,最佳纤维体积掺量为0.10%,其劈拉强度较未掺纤维的RPC提高了38.53%.对于掺入6 mm长玄武岩纤维的RPC,最佳纤维体积掺量为0.05%,其劈拉强度较未掺纤维的RPC提高了27.16%.     

改性条件对聚氨酯硬质泡沫冲击性能影响研究

将纳米二氧化硅（SiO2）和玄武岩纤维与聚氨酯复合制备了聚氨酯硬质泡沫材料,研究了异氰酸酯指数,水、纳米SiO2和玄武岩纤维的添加量及玄武岩纤维的长度等因素对其冲击性能的影响。结果表明,当异氰酸酯指数为1.05、纳米SiO2的添加量为3.0 %、5.0 mm玄武岩纤维的添加量为3.0 %时,材料的冲击强度达到最佳值。     

Manufacturing and testing of long basalt fiber reinforced thermoplastic matrix composites

In this work, long basalt fiber reinforced composites were investigated and compared with short basalt fiber reinforced compounds. The results show that long fiber reinforced thermoplastic composites are particularly advantageous in the respects of dynamic mechanical properties and injection molding shrinkage. The fiber orientation in long basalt fiber reinforced products fundamentally differs from short basalt fiber reinforced ones. This results in more isotropic molding shrinkage in case of long basalt fiber reinforced composites. The main advantage of the used long fiber thermoplastic technology is that the special long fiber reinforced pellet can be processed by most conventional injection molding machines. During extrusion compounding the fibers in the compound containing 30 wt% fibers are fragmented to an average length of 0.48 mm (typical of short fiber reinforced thermoplastic compounds), this length decreases further during injection molding to 0.20 mm. Contrarily using long fiber reinforced pellets and cautious injection molding parameters, an average fiber length of 1.8 mm can be achieved with a conventional injection molding machine, which increased the average length/diameter ratio from 14 to 130. POLYM. ENG. SCI., 2010. © 2010 Society of Plastics Engineers     

Effects of raw material homogenization on the structure of basalt melt and performance of fibers

In this study, basalt from a base in Hebei, China, was selected as the raw material. Water-quenched basalt glasses and basalt fibers were prepared at different homogenization times and temperatures. The water-quenched glass structure was characterized by XRD and a Raman spectrometer followed by fitting of their Raman spectra by Gaussian curves to obtain information about melt structure. The fiber performance was characterized by fiber strength meter and fiber fineness meter. The results demonstrate that homogenization time and temperature had significant effects on the structure of basalt melt. The degree of polymerization of the melt increased with increasing homogenization time and decreased with increasing homogenization temperature. The fiber strength increased with increasing the degree of polymerization. As the homogenization time and temperature increased, coefficients of variation of fiber strength and fiber diameter decreased, indicating enhanced fiber stability.     

Development of basalt fiber‐reinforced thermoplastic composites and effect of PE‐g‐MA on composites

The thermoplastic matrix composites have gained great importance in last three decades. The chopped basalt fiber (mineral fiber) is considered to be a good fiber due to excellent properties as potential reinforcement of composite materials. In this work, composites of chopped basalt fiber (6 mm) with thermoplastic material Nylon‐6 (Polyamide‐6) were prepared and its mechanical and morphological properties were evaluated for automobile applications. The melt blending was carried out in corotating twin‐screw extruder and injection‐molded test samples were prepared for the analysis. The test samples of composite without coupling agent prepared by varying the loading of basalt fiber content of 5%, 10%, 15%, 20%, and 25% by weight and with coupling agent composite loading of Nylon‐6 and basalt fiber content were kept constant and the coupling agent (PE‐g‐MA) loading were changed as 1, 2, 3, 4, and 5 phr. The Mechanical and SEM properties were evaluated. From the test results, it was observed that the mechanical properties were improved with increasing coupling agent ratio. SEM images show good dispersion and adhesion of matrix and reinforcement. POLYM. COMPOS., 38:2798–2805, 2017. © 2015 Society of Plastics Engineers     

激光熔融静电纺丝PA6纤维的制备及表征

采用激光熔融静电纺丝法制备了聚已内酰胺(PA6)微纳米纤维和PA6/乙烯-乙烯醇共聚物(PA6/EVOH)复合纤维;研究了接收距离、应用电压和激光电流对PA6纤维直径的影响;并对PA6纤维的结构与性能进行了表征。结果表明:在接收距离13 cm,应用电压23 kV,激光电流35 mA,进料速度7.39 mm/min时,可得到PA6纤维的最小平均直径为1.62μm,与纯PA6纤维相比,PA6/EVOH复合纤维平均直径明显变小,达1.11μm;接收距离与PA6纤维直径之间没有明显的关系;应用电压在12～15 kV时,PA6纤维直径明显下降,在15～24 kV时,PA6纤维的平均直径变化不大;PA6纤维直径随激光电流的增加而减小;红外光谱分析及X射线衍射测试表明,激光熔融静电纺丝PA6纤维的分子链结构没有改变,PA6纤维中存在γ晶型,结晶度为48.7%、     

改性条件对聚氨酯硬质泡沫拉伸性能影响

将纳米SiO2和玄武岩纤维与聚氨酯复合制备了聚氨酯复合材料,研究异氰酸酯指数,纳米SiO2和玄武岩纤维的添加量及玄武岩纤维的长度等因素对聚氨酯复合材料拉伸性能的影响变化规律。当异氰酸酯指数为1.20、纳米SiO2的添加量为5.0%、3.0mm玄武岩纤维的添加量为5.0%时,材料的拉伸强度达到最佳值。     

玄武岩纤维增强乙烯基酯树脂的抗弹性能研究

以连续玄武岩纤维为增强剂,乙烯基酯树脂为基体,制备了新型纤维增强树脂基复合材料。通过分析该复合材料的抗弹性能与其结构设计因素的关系,确定了该复合材料中的纤维织物形式、织物面密度、纤维直径和纤维含量等结构参数;并对该复合材料的抗弹机理进行了初步的分析讨论。     

激光改性玄武岩纤维性能研究

采用高能激光束对玄武岩纤维进行表面改性,并制备玄武岩纤维/环氧树脂复合材料。利用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射等手段,表征改性前后玄武岩纤维的微观形态、物相结构,系统研究了激光对纤维的微观组织变化、性能等影响规律,并测试了玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的力学性能。研究结果表明,随着激光功率的增加,玄武岩纤维表面缺陷深度和缺陷面积增加。当激光功率由0 W提高至120 W时,表面缺陷最大深度由9 nm增加至180 nm,表面缺陷的分布范围由3.5~6.5 nm增加至90~120 nm,表面粗糙度由1.41 nm增加至24.70 nm。激光改性后,玄武岩纤维单丝拉伸性能降低,由于激光对纤维的辐射作用,玄武岩纤维的表面缺陷深度与拉伸强度的关系不符合经典理论。激光改性前后,玄武岩纤维XRD谱峰位基本一致,表面所含元素的种类没有发生变化。激光改性使玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的力学性能有所改善,随着激光功率的增加,复合材料的拉伸强度和冲击强度呈先升高后降低的趋势。