玄武岩连续纤维及其复合材料的性能研究

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玄武岩连续纤维是一种新型的高性能无机纤维,具有一系列优异特性,可广泛应用于国民经济的各个领域,其一出现便引起各国材料学者的普遍关注,但是目前对于该纤维的结构与性能的相关研究较少。  本文对一种国产玄武岩连续纤维的化学组成、晶体结构、表面特性、力学性能、高温性能、耐化学腐蚀性等进行了表征分析。采用DZG20-02测试方法,分析了玄武岩纤维的化学组成,其主要由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O等氧化物组成。采用X射线衍射技术分析发现玄武岩连续纤维为非晶态物质,具有近程有序远程无序的结构特征。采用扫描电子显微镜和表面界面张力仪对玄武岩纤维的表面特性进行了表征分析,发现其表面光滑,截面为圆柱状,表面能较大,呈极性。对玄武岩纤维束丝拉伸性能和纤维断裂强度进行分析,发现玄武岩纤维的抗拉强度和断裂强度均达到E玻璃纤维的水平,接近S-2玻璃纤维。高温力学性能研究表明,玄武岩纤维具有优异的耐高温性能,空气气氛中300℃保温2小时后玄武岩纤维的强度仍然能够保持85%,600℃保温2小时仍能保持良好的形态及一定的力学性能。分析玄武岩纤维的耐腐蚀性能发现其具有优异的耐酸碱腐蚀特性,尤其是耐酸性能要远远的优于玻璃纤维。此外,经检测其燃烧性能已达到GB8624A级。玄武岩纤维吸音系数的测试结果说明其是一种高效的吸音隔音材料。  在此研究的基础上,采用模压工艺制备了复合材料,并对其性能进行了分析。结果表明玄武岩纤维复合材料界面粘接强度有待进一步改善。制备了玄武岩纤维单向板、层压板,并对其主要力学性能进行了表征。  通过以上的研究阐明了玄武岩连续纤维的结构与性能特性,为其进一步广泛应用提供试验依据。
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