УП Наполнители. Федеральное агентство по образованию
 Скачать 8.75 Mb.
|
|
Использование стеклянных волокон обеспечивает возможность получения таких материалов и изделий на их основе, характеристики которых значительно превосходят характеристики обычных пластических масс и которые сочетают в себе высокие физические свойства наряду с высокой ударной вязкостью. Каждый вид стеклянного волокна имеет свою отличительную характеристику, на основе которой могут быть получены слоистые пластики различных физических свойств и различной стоимости; изготовление любого изделия из стеклопластика требует тщательного рассмотрения вопроса о выборе типа упрочняющего наполнителя. Литература:
16 Базальтовые волокна Базальтовые волокна (БВ) также как и стеклянные относят к классу оксидных волокон, так как базальт на основе которого получают базальтовые волокна представляет собой сплав различных оксидов. В последнее время возрастает спрос на базальтовые волокна различного ассортимента и функционального назначения: нити, ровинги, штапельные волокна, холсты, маты, вата, войлок. Они относятся к числу весьма перспективных материалов XXI века, сочетающих в себе экологическую чистоту, долговечность и пожаробезопасность. Базальтовые волокна имеют практически все положительные свойства стеклянных волокон, но отличаются при этом еще и рядом преимуществ, например, более высокими тепло- и щелочестойкостью. Химический состав базальтовых волокон определяется составом природного минерала базальта. БВ являются природным аналогом стеклянных волокон (СВ) и состоят из сплавов оксидов, основными из которых являются SiO2, Al2O3, TiO, Fe2O3. Наличие ионов Fе придает БВ коричневатый оттенок. В БВ практически отсутствуют ионы щелочных металлов, что означает повышенную химическую стойкость по сравнению с СВ. Для получения базальтовых волокон используют то же оборудование, что и для получения стекловолокон. Состав базальтовых масс определяется типом месторождения, где его добывают. Базальты, добываемые из разных месторождений, различаются в какой-то степени по составу, но для базальта одного и того же месторождения характерен постоянный химический состав. Вне зависимости от месторождения базальтовые волокна имеют примерно одни и те же свойства. Технологический процесс получения базальтовых волокон не требует смешения каких-то отдельных компонентов. Получению расплава из природного базальта предшествует лишь его дробление и промывание водой. Правильным подбором исходного базальта можно получать волокна со специфическими свойствами, например, с повышенной щелочестойкостью. 16.1 Общая характеристика базальтовых волокон Базальты по содержанию кремнезема и глинозема наиболее близки к Е-стеклу, из которого производят лучшие стеклянные нити. Но температурный интервал применения базальтовых волокон составляет от -270°С до +700-900°С, а стеклянных от -60°С до +450°С [1]. В зависимости от температуры и времени нагрева в них существенно изменяется содержание оксида железа. Переход FeO и Fe2О3, происходит при температуре выше 600°С. При нагреве базальтовых волокон до 450-500°С отмечается небольшое снижение массы, обусловленное потерей химически связанной воды, а при дальнейшем нагревании — увеличение массы, вызванное присоединением кислорода воздуха при окислении двухвалентного железа в трехвалентное [1,2]. Гигроскопичность базальтовых волокон менее 1%, стеклянных - до 10-20%. В целом базальтовые волокна превосходят стеклянные по термическим, физическим, электрическим и акустическим характеристикам, а также по химической стойкости (таблица 16.1). Таблица 16.1 – Сравнительные свойства базальтовых и стеклянных волокон [2].
Примечание: БВ – базальтовые волокна; СВ – стеклянные волокна. Плотность БВ составляет 2,8 г/см3, температура размягчения (Тразм) – 1100 – 1200°С, рабочая температура (Траб) – до 700°С, водопоглощение за 24 часа - 0,02%. Химическая устойчивость термообработанных волокон типа БВРВ к воде и щелочам практически не изменяется, так как эти волокна и в исходном состоянии имеют высокую химическую устойчивость к указанным средам. Кислотоустойчивость термообработанных волокон БВРВ значительно возрастает при 800°С. После термообработки базальтовых волокон типа БСТВ отмечается резкое повышение щелоче- и кислотоустойчивости (в 2-2,5 раза). Влияние температуры на прочность непрерывных базальтовых волокон и стеклянных волокон алюмоборосиликатного состава приведены в таблице 16.2. Прочность базальтовых волокон при нагреве до 400С снижается незначительно (менее чем на 20%), тогда как стеклянного волокна – на 50%. Остаточная прочность базальтового и стеклянного волокна после термообработки при 700С одинакова и составляет 20% [2,3]. Прочность базальтового непрерывного волокна практически не изменяется при 100%-ной относительной влажности в течение 64 суток, а прочность волокна алюмоборосиликатного состава уменьшается на 28 % (таблица 16.3). Таблица 16.2 - Прочность непрерывных волокон при термической обработке [2].
Базальтовые волокна подвергались трехчасовому воздействию различных кипящих агрессивных сред. Устойчивость волокон оценивалась по потерям в массе и по изменению прочности волокон на разрыв. Химическая устойчивость непрерывных базальтовых и стеклянных волокон приведена в таблице 16.4. Таблица 16.3 - Прочность волокон при 100%-ой влажности [2].
Таблица 16.4 - Химическая устойчивость непрерывных волокон [2].
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||