玄武岩纤维的研究进展及应用

山东化工

SHANDONGCHEMICALINDUSTＲY

2019年第48卷

玄武岩纤维的研究进展及应用

张晓青，冯

*

王仁舒，静，秦小山

（六盘水师范学院化学与材料工程学院，六盘水贵州553004）

国内外的发展，并根据对玄武岩纤维的相关特性，分别在建筑业、工业上、电子工业、农业上、日常生活摘要：本文综述了玄武岩的成分、

上的有关应用做了综述，并对玄武岩纤维的发展前景进行了展望。关键词：玄武岩纤维；成分；发展现状；应用中图分类号：TQ343．4文献标识码：A文章编号：1008－021X（2019）04－0046－02

DOI:10.19319/j.cnki.issn.1008-021x.2019.04.016

ＲesearchProgressandApplicationofBasaltfiber

ZhangXiaoqing，Fengjing*，WangＲenshu，QinXiaoshan

（SchoolofChemistryandMaterialEngineering，LiupanshuiNormalUniversity，Guizhou553004，China）

Abstract：Thispaperreviewsthecompositionofbasalt，thedevelopmentofbasaltfiberathomeandabroad，andsummarizestheapplicationofbasaltfiberinconstructionindustry，industry，electronicsindustry，agricultureanddailylifeaccordingtotherelatedcharacteristicsofbasaltfiber．

Keywords：basaltfiber；Ingredients；Developmentstatus；application是以大自然中天然玄武岩为原料，通过熔融玄武岩纤维，

拉丝等工艺制备而得的一种新型高性能无机矿物纤维。它具有力学强度高、耐腐蚀性好、价格低廉、原料易得、低导热性和

［1］

制造过程无危害，能直接较好的介电性能等多重优良性能，

。玄武岩纤维及其降解为泥土，是21世纪的“绿色工业材料”

汽车、消防、建筑、工程塑料、农业、军事、石复合材料在电子、

油、航天航空、造船业等高科技技术范围方面都有着至关重要的地位，应用前景广阔。

纤维的开发，由于CBF应用广泛，需求量日渐增大，玄武岩纤维

在我国迎来了发展的黄金时代。

3玄武岩纤维的应用

1玄武岩成分

Al2O3、CaO、玄武岩的主要成分为SiO2、和MgO，其次为

Fe2O3、FeO、TiO2、K2O和Na2O［2］。玄武岩纤维中SiO2、Al2O3、

［3］

TiO2所占比例增加能提高熔融体的粘度，对生产极其有利。

MgO等成分能提高纤维的耐化学腐CaO能增加其抗渗性，K2O、

蚀及防水性能，在制作过程中增加更多的Fe2O3（矿石）可提高

［3］

玄武岩纤维的使用温度。

2玄武岩纤维的国内外发展

国外最早以玄武岩为原料首次生产岩棉是在19世纪40年

［4］

至今已有170多年。20世纪50年代，前苏代的英国威尔斯，

联莫斯科玻璃和纤维研究院开发出了连续玄武岩纤维（CBF）［5］。80年代中期，第一台具有200孔漏板的组合炉拉丝

［3－6］

。20世纪90年工艺的工业化生产炉在乌克兰实验室建成

代，由于前苏联的解体，玄武岩纤维的生产技术被公开化并大量应用于民用方面，在此之前，前苏联的玄武岩纤维产品主要应用于军工行业。国际上，一些科技发达的国家例如美国、日本、德国等都加强了对玄武岩纤维的研究开发，不仅如此，加拿大、英国、韩国等国也接二连三的加大国防科研的投入，开展了

［7］

并取得了显著的成果。玄武岩纤维在国防军事领域的应用，

我国最早研究玄武岩纤维是在20世纪90年代于南京玻璃纤维研究院开展的，专注于玄武岩纤维隔热材料复合材料的研

［8］

究，主要用于战斗机的发动机外壳。随后全国致力于玄武岩

姚丽萍等人指出经表面处理后的玄武岩纤维增强张运华，

［9］

了水泥基复合材料的力学性能。陈峰等人提出了玄武岩纤

［10］

维能增强混凝土的延性、抗冲击性、抗渗性。

玄武岩纤维混凝崔光耀等人研究指出相对于钢筋混凝土，

土衬砌的初裂荷载提高了20%；参入玄武岩纤维后衬砌结构的

［11］

韧性增强，衬砌初裂后仍可承担较大的弯矩和变形。JongSim的研究中指出，相对于普通的混凝土，玄武岩纤维混凝土的抗拉强度是普通混凝土的0．5～1倍，延伸率提高了3～5［12］

房地产建倍。目前玄武岩纤维混凝土主要应用于道路修筑、

筑、机场跑道、隧洞、桥梁等方面的工程。

工业中，钟晨等人在其研究中指出玄武岩纤维复合材料应用于舰船结构制造不仅能提高船体强度，还能降低制造成［13］

本。在汽车领域里可用于制作汽车的制垫片和离合器的摩

BF具有良好的介电性能，擦片。电子工业上，非常适合用于耐

［6］

耐腐蚀且绝缘性能好，可用热介电材料。又由于其耐高温、

于制作雷达无线电装置、天线整流罩、玄武岩纤维绝缘纸等。在火力发电、钢铁工业、石油化工中，会产生大量的高温粉尘气体，气体排放前须经除尘，而玄武岩纤维则是最理想的高温过

［14］

滤材料。

玄武岩纤维复合材料制作的塑料支架可在葡萄农业中，

园、猕猴桃园等藤本植物中广泛应用，军事上可作防护装甲、炮弹箱、防爆毯。

日常生活中，胡琳娜等人研究了玄武岩纤维和植物纤维制备复合纸板及型体材料可生产一次性餐、饮盒具及农用育苗钵

［15］

且废弃后可直接降解为泥土，减少环境和衬垫包装材料等，

污染。玄武岩纤维具有较高的吸声系数，可用于制作高效消音

［16］

防火毯的制作；家庭装修中材料。耐高温又可用于消防服、

收稿日期：2018－11－29

基金项目：2017年贵州省高等学校大学生创新创业训练计划项目（201710977003）；贵州省教育厅青年科技人才成长项目（黔

2017］271号）教合KY字［

女，贵州毕节人，女，辽宁沈阳本科在读，主要做环氧树脂改性研究；通信作者：冯静（1984—），作者简介：张晓青（1996—），

人，硕士，讲师，主要从事纳米复合材料的制备及性能研究。

第4期

使用玄武岩壁纸不仅耐磨而且经济性高。

张晓青，等：玄武岩纤维的研究进展及应用

·47·

4结语

玄武岩纤维由于玄武岩纤维优异的综合性能和性价比高，

在多个行业（航空航天、新能源、海洋、生物医学、通讯信息、军工）中广泛应用，并带动了国内复合材料产业的增长，形成了一定的产业规模和相关产业链。据业内专家BenＲasmussen在他

：“现在世界最大的潜在复合材料制造商和终端的文章中指出

。而我国六盘水地区玄武岩含量丰富，且我们又用户是中国”

有着低成本制造玄武岩纤维得天独厚的条件。玄武岩纤维作为新型绿色材料有着庞大的市场，若能加以利用，必定能给本地区带来可观的经济效。

参考文献

［1］黄根来，孙志杰，王明超，等．玄武岩纤维及其复合材料基

J］．玻璃钢/复合材料，2006（1）：1－本力学性能试验研究［

6．［2］DeakT，CziganyT．ChemicalCompositionandMechanical

PropertiesofBasaltandGlassFibers：AComparison［J］．TEXTILEＲESEAＲCHJOUＲNAL，2009，79（7）：5－651．［3］李红杰，赵世海，张新建．连续玄武岩纤维的研究进展及其

J］．装备制造技术，2016（11）：256－259．应用［

［4］FioreV，ScaliciT，DiBellaG，etal．Areviewonbasaltfibre

anditscomposites［J］．CompositesPartB：Engineering．2015，（74）：74－79．

J］．玻璃纤［5］石钱华．国外连续玄武岩纤维的发展及其应用［

2003（04）：27－31．维，

J］．高科技纤维与［6］陈德茸．连续玄武岩纤维的发展与应用［

2014（06）：17－20．应用，（上接第45页）

［7］胡显奇，申屠年．连续玄武岩纤维在军工及民用领域的应

J］．高科技纤维与应用，2005，30（6）：7－13．用［

［8］齐风杰，李景文，李传校，等．连续玄武岩纤维研究综述

［J］．高科技纤维与应用，2006，31（2）：42－46．［9］张运华，姚丽萍，徐仕进，等．表面处理玄武岩纤维增强水

．复合材料科学报，2017，34泥基复合材料的力学性能［J］

（5）：1159－1166．［10］陈峰．早期龄玄武岩纤维水泥土的强度及变形特性

［J］．深圳大学学报理工版，2017，34（6）：611－617．［11］崔光耀，王道远，倪嵩陟，等．玄武岩纤维混凝土隧道衬砌

．岩土工程学报，2017，39承载特性模型试验研究［J］

（02）：311－318．［12］JongSS，CheolwooP，DoYM．Characleristicsofbasaltfiber

asastrengtheningmaterialforconcrelestructures［J］．CompositesPartB，2005，36（6）504－512．［13］钟晨，贺远松，等．玄武岩纤维复合材料舰船船唐文勇，

．舰船科学技术，2007（06）：139－体结构性能分析［J］

143．［14］林希宁，张凤林，周玉梅．玄武岩纤维及其复合材料的研

J］．玻璃纤维，2013（2）：39－44．究进展［

［15］胡琳娜，尚德库，刘新福，等．玄武岩纤维/植物纤维复合

J］．纸和造纸，2003（03）：29－31．纸板及型体材料研究［

J］．纤维复［16］谢尔盖，李中郢．玄武岩纤维材料的应用前景［

2003（03）：17－20．合材料，（本文文献格式：张晓青，冯静，王仁舒，等．玄武岩纤维的研J］．山东化工，2019，48（04）：46－47．）究进展及应用［

［7］PinF，ComesseS．DaichA．IntramolecularN－aza－

amidoalkylationinassociationwithWitkop－WinterfeldtoxidationasthekeysteptosynthesizeLuotonin－Aanalogues［J］．Tetrahedron，2011，67：55－5571．［8］KamalA，ＲeddyMK，ＲeddyTS，etal．ChemInformAbstract：

TotalSynthesisofＲutaecarpineandAnaloguesbyTandemAzidoＲeductiveCyclizationAssistedbyMicrowaveIrradiation［J］．Synlett，2011，2011（01）：61－．［9］GrangerBA，KanedaK，MartinSF．Multicomponentassembly

strategiesforthesynthesisofdiversetetrahydroisoquinolinescaffolds．［J］．OrganicLetters，2011，13（17）：42．［10］Lee，SH，SonJK，JeongBS，etal．ProgressintheStudieson

Ｒutaecarpine［J］．Molecules，2008，13：272－300．［11］FangJ，ZhouJG．Efficientsynthesesof2，3－disubstituted

naturalquinazolinonesviairidiumcatalysis［J］．OrgBiomolChem，2012，10：23－2391．［12］PanX，BannisterTD．ChemInformAbstract：Sequential

SonagashiraandLarockIndoleSynthesisＲeactionsinaGeneralStrategytoPrepareBiologicallyActiveβ‐Carboline‐ContainingAlkaloids．［J］．Cheminform，2015，46（20）：6124－6127．［13］KwonSH，SeoHA，CheonCH．TotalSynthesisofLuotonin

AandＲutaecarpinefromanAldimineviatheDesignedCyclization［J］．OrganicLetters，2016，18（20）：5280－5283．（本文文献格式：杨超，舒童，何莲子，等．吴茱萸次碱全合

J］．山东化工，2019，48（04）：42－45，47．）成研究进展［

檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰参考文献

［1］TsengMC，ChengHT，ShenMJ，etal．Bicyclic1，2，3－

triazoliumionicliquids：synthesis，characterization，andapplicationtorutaecarpinesynthesis［J］．OrganicLetters，2011，13（16）：4434－4437．

［2］ＲaoKＲ，ＲaghunadhA，MekalaＲ，etal．ChemInform

Abstract：GlyoxylicAcidintheＲeactionofIsatoicAnhydridewithAmines：AＲapidSynthesisof3‐（Un）substitutedQuinazolin‐4（3H）‐onesLeadingtoＲutaecarpineandEvodiamine［J］．TetrahedronLetters，2014，55（43）：6004－6006．［3］Li－NaLiang，ＲuiAn，TaoHuang，MeiXu，etal．Asimple

approachforthesynthesesofrutaecarpineanditsanalogs［J］．TetrahedronLett．2015，56：2466－2468．［4］CClemenceauA，WangQ，ZhuJ．Silvernitrate－catalyzed

isocyanideinsertion/lactamizationsequencetoimidazolonesandquinazolin－4－ones：developmentandapplicationinnaturalproductsynthesis［J］．OrganicLetters，2017，19（18）：4872－4875．［5］WenLＲ，DouQ，WangYC，etal．Synthesisof1－Thio－

substitutedIsoquinolineDerivativesbyTandemCyclizationofIsothiocyanates［J］．JournalofOrganicChemistry，2017，82（3）：1428－1436．［6］ZhangC，DeCK，MalＲ．Alpha－aminationofnitrogen

heterocycles：ring－fusedaminals［J］．JournaloftheAmericanChemicalSociety，2008，130（2）：416－417．