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1、10万吨年连续玄武岩纤维（CBF）项目简介一、连续玄武岩纤维（CBF）的概况在地球岩石圈的范围内无非分布三种岩石：沉积岩（又称水成岩）如石灰岩等；火成岩（由地球深处的岩浆活动或火山喷发形成的）如花岗岩、玄武岩等。变质岩是由上述（沉积岩、火成岩）两种岩石，由于地壳运动，岩浆侵入、火山喷发等因素，使其矿物组分重组，或重新再结晶等如各种片麻岩、片岩类等。其中火成岩，又根据硅酸盐类矿物和黑色（铁、镁、钛）矿物含量的多少又分为超基性岩，基性岩、中性岩、碱性岩、酸性岩等。玄武岩是由火山喷发时岩浆冷却后形成的一种基性岩。把这种岩石熔化后用挤拉的方法，生产出的无机矿物质纤维，因为其长度可达200公里，所以称之
2、为连续玄武岩纤维。1、玄武岩及其连续纤维的概念（1）玄武岩简介：玄武岩属火成岩，是基性熔岩的代表，SO2含量介于44%和53.5%之间。颜色为钢灰色至灰黑色，有时因氧化呈紫红色。主要矿物是斜长石和辉石，有些种属含丰富的橄榄石。次要矿物是铁质氧化物（磁铁矿、钛磁铁矿、钛铁矿、赤铁矿等）、正长石、石英或付长石、沸石等。玄武岩通常呈细粒隐晶质至玻璃质，但也有显晶质中粒的。常见的是斑状结构、显微斑状结构和聚斑结构。基质的典型结构是间粒结构、间隐结构和填间结构。根据玄武岩中橄榄石的存在与否又分橄榄石玄武岩和无橄榄石玄武岩两种。玄武岩最大的特征是呈柱状节理。因此玄武岩流往往分裂成特殊的六方柱体。（2）连续
3、玄武岩纤维（CBF）概念连续玄武岩纤维（CBF）有的资料上又称玄武岩连续纤维。“连续玄武岩纤维”（CBF）是以纯天然火山岩（玄武岩）为原料，在14501500熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，纯天然的CBF颜色似金色。以CBF为增强体可制成多种复合材料。CBF与碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）等高技术纤维相比，除了具有高技术纤维高强度、高模量的特点外，CBF还具有耐温性佳（269700）、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、过滤性好、抗压缩强度和剪切强度高、适应于各种环境下使用等优异性能，且性价比好，是一种纯天然的无机非金属材料，也是一种可以满足国民经济基础产业发展需
4、求的新的基础材料和高技术纤维（CBF性能见附表1）。CBF及其复合材料可以较好地满足国防建设、交通运输、建筑、石油化工、环保、电子、航空、航天等领域结构材料的需求，对国防建设、重大工程和产业结构升级具有重要的推动作用。它既是21世纪符合生态环境要求的绿色新材料，又是一个在世界高技术纤维行业中可持续发展有竞争力的新材料产业，尤其是我国已经拥有自主知识产权的CBF制造技术及工艺，并且以“后来者居上”的后发优势达到了国际领先水平，因此，大力发展CBF及其复合材料产业无疑具有重要的意义。综观现阶段全世界所有的有机、无机和金属类的高技术纤维，唯有连续玄武岩纤维是纯天然的非人工合成的。由于它具有原材料的天
5、然性，性能的综合性、成本的廉价性和工艺的简洁性、技术的高难性、以及应用的广泛性等特征。因此，结合我国国家中长期科学和技术发展规划纲要以及我国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要的原则要求，连续玄武岩纤维的深入研发和产业化发展理应受到我国材料界和国家各有关部门的关注。玄武岩纤维有几种类型玄武岩连续纤维（CBF），直径620微米，长度10200公里；超细纤维（玄武岩棉）（STBF），直径13微米，纤维平均长度50毫米；细纤维毛丛（BTF），直径412微米，纤维平均长度4060毫米；用玄武岩矿石还可以制造出玄武岩鳞片（BSC），厚度13微米，面积0.5平方米。2、连续玄武岩纤维（CBF）的特性：由
6、于玄武岩的矿物组份、生成时间、生成环境等因素决定玄武岩具有独特的性质。我国国家发展和改革委员会将连续玄武岩纤维CBF）与碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）一起列为我国鼓励发展的4大高技术纤维。然而，CBF与其它高技术纤维相比，有着显著的不同特征： 原材料的天然性。由于生产CBF的原材料取自于天然的火山岩，除了它与生俱来的具有很高的化学稳定性和热稳定性外，其中并没有与人类健康有害的成分。生产纤维过程中也没有任何有害气体，没有废渣产生，一般1.05吨玄武岩矿石可以生产1吨CBF。目前我国的玄武岩矿石主要用于建造高速公路用地铺路石。显然，生产CBF以单组分的纯天然矿石为原料这在所有的
7、高技术纤维中是非常独特的鲜明特征！性能的综合性。若从单一的纤维力学性能和化学性能比较，似乎都能找到比CBF更强的高技术纤维，然而，将很多性能综合起来比较，CBF是最佳的“多能”纤维！CBF不仅具有综合素质好的优良品质，譬如既耐酸又耐碱、既耐低温又耐高温、既绝热电绝缘又隔音，拉伸强度超过大丝束碳纤维，断裂延伸率比小丝束的碳纤维还要好，CBF表面极性，与树脂复合时界面结合的浸润性极佳，而且CBF具有三维的分子维数与分子维数一维的线性聚合物纤维相比具有较高的抗压缩强度、剪切强度和在耐恶劣环境中使用的适应性、抗老化性等等优异的综合性能。有国外专家一言以蔽之：CBF最棒的就是综合性能好、性价比好！韩国的
8、材料界专家甚至说：CBF的产品寿命期为100年至1000年！成本的低廉性。生产CBF的工厂成本并不高，纯天然玄武岩矿石的原料每吨仅仅是80100元人民币，较高的生产成本是制造拉丝漏板用的铂铑合金，这需要占用较大的资金。目前，采用我国CBF项目863计划成果技术生产每吨纤维的成本已经接近于E玻璃纤维。CBF优良的性价比是其它任何一种高技术纤维难以相比的，CBF生产成本的低廉性为其扩大规模的推广使用创造了基本条件！工艺的简洁性。其生产CBF采用“一步法”的基本生产工艺：玄武岩矿石投入熔炉熔化拉丝，生产工艺非常简洁。由于不需要人工配料，其生产工艺环节比一般玻璃纤维的生产还要简洁得多，更不用与其它高技
9、术纤维复杂的工艺环节相比较了。技术的高难性。CBF生产的工艺虽然非常简洁，但是由于纯天然玄武岩熔体导热性差、析晶上限温度较高容易析晶、成纤粘度控制范围很窄，对天然玄武岩矿石矿物相和成分组成有着严格的筛选条件。因此，生产CBF过程中有着较高的成纤难度、严格的工艺控制条件和很高的技术门槛。应用的广泛性。CBF是典型的“多能”纤维。由上述特征所见不难看出其应用领域的广泛性。譬如CBF的火山岩原料本身属于硅酸盐类，因此，在建筑领域可以大显身手！短切的CBF可以用于增强水泥混凝土和沥清混凝土，CBF与树脂复合可以制成复合筋替代钢筋、甚至可以替代碳纤维制成的玄武岩纤维片材等等在房屋、桥梁、高速公路、城市高
10、架道路、飞机跑道、海港码头、地铁隧道、沿海防护工程、核电站设施、军事设施等等建筑领域起到加固补强、防渗抗裂、延长建筑使用寿命等作用。CBF是天然绿色的新材料，将给人类的建筑业和我国优先发展的交通运输领域带来革命性的变革！CBF有着比美国杜邦公司NOMEX更高的极氧指数，它优良的阻燃隔热性能，将是消防服阻燃隔热面料层和防火卷帘、灭火毯的消防材料等等。纤维的差异性。CBF具有与其它高技术纤维不同的特点。玄武岩纤维的软化点为960，使用温度范围为260700。碳纤维的抗氧化性较差，在400左右就有CO和CO2产生，一般情况下要涂覆抗氧化涂层，且生产工艺技术复杂、价格高。超高分子量聚乙烯纤维或芳纶等有
11、机高科技纤维的耐温性大大不如玄武岩纤维。熔点一般在144152，强度和模量随温度的升高而下降；抗蠕变性能也较差，只适合于低温条件下使用，表面惰性、非极性、湿润性差。对位芳纶虽然具有阻尼性能好、抗摩擦、磨损性能好、耐化学稳定性好，但是纤维的熔点和分解温度较低、对紫外线较为敏感，光照强度损失较大，轴向和径向具有较低的压缩和剪切性能，与树脂结合界面性能差、燃烧时排出少量的有害气体。间位芳纶最高使用温度也只有250，使用温度受到一定的限制。聚苯并双恶唑（PBO）纤维耐光性差，受紫外线照射时会影响到纤维的强度，虽然PBO纤维具有极高的弹性模量和拉伸强度，但是价格极为昂贵。CBF也有它自身的缺点，例如比重
12、较大（2.62.8），然而CBF的不足与独特的价值相比是微不足道的。美国玄武岩纤维工业联盟指出：“玄武岩纤维是碳纤维的低价替代品”具有一系列优异性能，尤为重要的是，由于它取自天然矿石而无任何添加剂，是目前为止唯一的无环境污染的不致癌的绿色健康的玻璃质纤维产品。美国作为世界保护环境的倡导者，将全力发展无污染的绿色工业材料，所以玄武岩纤维在复合材料领域的应用已引起广泛的重视并将快速发展。”欧洲业界人士亲昵地把CBF称为“金色纤维”！连续玄武岩纤维（CBF）主要技术指标与其它纤维的比较：众所周知，在高技术纤维和其它纤维中没有一种纤维的性能或功能是可以“包打天下”的，每一种纤维都有它独特的性能和应用的
13、市场。而CBF具有综合性能好、性价比好的产品特点。这是其它纤维所难以比拟的，堪称是21世纪无污染的“绿色工业材料”。A、突出的耐温性能CBF的使用温度范围为：269700（软化点为960），而玻璃纤维为60450。CBF在400下工作时，其断后强度能够保持85%；在600下工作时，其断后强度仍能够保持80%的原始强度；如果CBF预先在780820下进行处理，还能在860下工作而不会出现收缩，而即使耐温性优良的矿棉此时也只能保持50%60%的强度，玻璃棉则完全破坏。碳纤维的抗氧化性较差，在300有CO和CO产生，间位芳纶最高使用温度也只有250。B、突出的抗拉强度CBF的抗拉强度为3800480
14、0MP，比大丝束碳纤维、芳纶、PBI纤维、钢纤维、硼纤维、氧化铝纤维都要高，与S玻璃纤维相当。C、与硅酸盐的天然相容性以同属硅酸盐的火山喷出岩为原料制成的CBF，耐酸碱性强。试验发现，CBF在饱和C(OH)溶液以及在水泥等碱性介质中耐久性好，能保持高度的稳定性，可代替钢筋用作混凝土建筑结构的增强材料，制作桥梁等大型建筑的结构件。利用CBF较高的抗拉强度和抗剪切强度这一特征，加上CBF具有天性的与水泥、混凝土的亲和力和耐碱性，在建筑增强领域的应用已显示出它独特的优势和发展潜力。D、突出的化学稳定性CBF含有的KO、Mgo和TO等成分对提高纤维耐化学腐蚀及防水性能起到重要的作用。CBF与E玻璃纤维
15、在3小时沸煮后纤维质量分数损失的对比情况：在水中CBF损失0.002，而E玻璃纤维则损失0.007；2N NaOH的溶液里两者分别为0.0275和0.06；在2N HCL中CBF仅损失0.022，而E玻璃纤维则损失0.389。CBF的耐酸性超过了一般用作耐酸玻璃钢增强材料的ECR玻璃纤维。E、显著的抗热振稳定性CBF在500下的抗热振稳定性仍然不变，原始质量分数损失不到0.02；900时也仅损失0.03。F、良好的介电性能CBF还具有良好的介电性能。它的体积电阻率比E玻璃纤维高一个数量级，玄武岩中含有质量分数不到0.2的导电氧化物。导电氧化物纤维过去并没有用于制备绝缘材料，但经过专门浸润剂处理
16、的CBF，其介电损失角正切比玻璃纤维低50%，可用于制造新型耐热介电材料。G、优良的透波性能和一定的吸波性能我们曾用CBF增强树脂制成180180标准板，厚度为4，树脂体系采用HD03，在818GHZ下进行了测试，结果发现该材料未加任何其它吸波隐身材料而具有一定的吸波性能。据分析CBF中具有0.2质量分数的金属氧化物，可能是氧化铁、氧化钛成分，使其具有了一定的吸波性能。如果进一步调整成分、树脂体系内再加上吸收剂或吸波涂层，可能会有更好的吸波性能。CBF主要性能及和其它纤维的对比（表1）纤维类型密度（.）3抗拉强度MP弹性模量GP断后伸长率%最高工作温度CBF2.803000484079.393
17、.13.1650E玻璃纤维2.543100380072.575.54.7380S玻璃纤维2.542.574020465083865.3300碳纤维1.78350060002306001.52.0500芳纶1.4529003400701402.83.6250二、连续玄武岩纤维（CBF）的应用范围、市场前景及发展现状：1、连续玄武岩纤维（CBF）的应用范围：连续玄武岩纤维（CBF）具有很多独特的性质，这样就决定它具有广泛的应用范围，从国计民生到国防尖端工业，都是它的应用领域。机械制造业、航空工业、船舶工业、车厢制造业、汽车工业、动力能源工业、核电能源用材料、化学工业、石油工业、电子工业、市政工程、
18、冶金工业、冷冻工程和设备、建材工业、水利工程都是它的应用领域。下面就详细引伸CBF在军工和民用领域的应用情况：美国德州的CBF工业联盟指出：“CBF是碳纤维的低价替代品，具有一系列优异性能，尤为重要的是，由于它取自天然矿石而无任何添加剂，是目前为止唯一的无环境污染的不致癌的绿色健康玻璃质纤维产品。美国作为世界保护环境的倡导者，将全力发展无污染的绿色工业材料，所以CBF在复合材料的增强材料领域的应用，已引起广泛的重视并将快速发展”。高技术纤维是国防军工建设和支撑高科技产业发展的重要基础材料，它直接关系到国防科技工业的建设和国民经济支柱产业的升级。CBF就是继碳纤维、芳纶、超高相对分子质量聚乙烯纤
19、维之后的第四大高技术纤维。它是21世纪在国防军工领域有着非常重要应用的一种高技术纤维，是体现国防科技战略布局的一种新材料。以CBF为增强体可制成各种性能优异的复合材料，在航空航天、火箭、导弹、战斗机、核潜艇等军舰、坦克等武器装备的国防军工领域有广泛的应用。它可以促进军队武器装备的升级换代，增强军队的战斗力；可在某些领域替代碳纤维，节约相关武器装备的制造成本；可形成新的军民两用技术，寓军于民，有力的推动我国未来这一重大高科技产业的形成。因此，开展CBF在国防军工领域的应用研究有着十分重要的战略意义和现实意义。CBF就是由前苏联国防部下令开发的。从1960年代开始，经过近30多年的努力，在前苏联解
20、体前终于成功开发了CBF。并首先被应用于国防军工。其中一个著名事实是：1975年7月17日与苏联“联盟19”号宇宙飞船第一次完成对接的美国“阿波罗”号宇宙飞船的结构材料上，就应用了前苏联生产的CBF。前苏联的解体，客观上影响了CBF的推广应用，但是，由于CBF具有别于碳纤维、芳纶、超高相对分子质量聚乙烯纤维的一系列优异性能，而且性价比好，近几年来引起了美国、欧盟等国防军工领域的高度重视。2003年美国军方甚至收购了其国内一个创办不久的CBF生产工厂，现在这个工厂就设立在美国南部阿拉巴马州的军事基地，产品100%用于国防军工，其CBF的具体应用至今对外秘而不宣！显然这些年来，美国军方在CBF的应
21、用研究中又发现了许多新的价值。（1）利用CBF耐高温特性，可以在消防、环保及军工领域发挥重要的作用CBF用于防火服正处于起步阶段，由于其本身的特殊性能，用于防火服领域有较大的优势。CBF是无机纤维，具有不燃性、耐温性（269650）、无有毒气体排出、绝热性好、无熔融或滴落、强度高、无热收缩现象等优点。缺点是密度较芳纶大，穿着的舒适感不如芳纶防火服。如果CBF与其它纤维混纺可制成阻燃面料，用于部队的相关装备显然是有明显优势的。超高相对分子质量聚乙烯纤维被用于作柔性防弹材料的首选材料，但是用它制成无纬布作柔性防弹材料时发现外表面几层明显有弹头击穿的熔灼现象，因为超高相对分子质量聚乙烯纤维的主要缺点
22、是耐热性能低，熔点在144152，强度和模量随温度升高而下降，抗蠕变性能也较差，达到70时性能急剧下降。于是许多防弹材料专家把关注的目光转向有耐高温特性的CBF，目前正在开展相关的比较检测和应用研究。可以预见，CBF用作坦克、装甲车、防爆车、防爆毯、炮弹箱、军事工事的坑道门等，有着较高的应用价值和广阔的发展前景。CBF的高温使用性能虽然低于氧化铝纤维和碳化硅纤维，但是高于所有的有机纤维，而且其超低温使用性能是比较好的。再从性价比看，CBF的价格是所有高性能纤维中最低的。国外一直将杜邦的Kavlar、Nomex、Teflon作为防火面料的首选，虽然具有抗高温和抗化学反应的性能，但是都会在370以
23、上的高温下被碳化和分解。虽然CBF用于防火服正处于起步阶段，但如上所述由于其本身的特殊性能，用于防火服领域有较大的优势。显而易见，纤维直径较细（如7m左右）的CBF，其良好的性价比和优异的抗高温性能，有可能成为替代杜邦Kavlar、Nomex、Teflon等防火面料的有力竞争产品，也是其它高纤维低成本、高性价比的替代品。CBF是可填补我国空白的优良的高温过滤材料，其性能可与耐高温的陶瓷纤维相媲美，具有结构强度高、耐高温（使用温度可超过500以上）、耐久性好、耐腐蚀（耐酸又耐碱）、不吸水、过滤效率高等特点。它可主要用于高温（200350）和超高温（500以上）的过滤材料。目前过滤材料主要有天然纤
24、维、各种合成纤维、各种无机纤维和金属纤维。由于应用市场对材料的耐高温性能提出了更高的要求，目前使用的芳纶（如Nomex、Conex）、法国的Kermel纤维、聚苯硫醚纤维（PPS）、奥地利的聚酰亚胺P84纤维、聚四氟乙烯纤维（PTFE）等过滤材料，都不能解决过滤高温介质的问题，而CBF可以在269650的范围内长期使用，它的耐高温性能是其它材料所无法比拟的。加拿大亚伯力（Albarrie）公司是一家有30多年历史的环保工业用集尘滤料的专业公司。他们将CBF用作过滤针剌毡的支基布已经有10多年的历史了。目前该公司非常看好我国过滤环保领域的市场，欲占到一定的市场份额。这一长期的成功的应用案例和市场
25、动态应该非常值得我国过滤环保领域的关注！因此，利用CBF耐温特性，是用于高温过滤材料（如除尘袋、汽车消音器滤芯）、避火消防服阻燃隔热面料、防火卷帘、过冷防护服、防弹服、热防护服、军用帐篷、坦克发动机绝热隔音罩、核潜艇等军舰内装饰、火箭燃烧喉管等军工武器装备领域优选的新材料。美国、加拿大、日本、韩国、和欧洲许多国家的业内人士十分看好CBF优异的耐温性能，许多应用领域正在不断拓宽。CBF非织造材料在汽车内饰中的应用潜力巨大。汽车工业是纤维材料的一个巨大潜力的市场。现在在汽车中应用的基于非织造材料的零件已经超过40种，从空气、油过滤介质到内饰材料等，其中包括声、热绝缘材料，结构件以及装饰件。一辆轿车
26、大约需要20m的非织造材料（折合质量1520kg）。虽然现在汽车非织造材料主要使用聚酯纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维和天然纤维等，但是，CBF的绝热、隔音，尤其是其优良的过滤性能和阻燃性能是其它纤维所不能比拟的。（2）CBF将带来建筑材料业的一场革命1974年，中国建材研究院开展了玻璃纤维用于增强硅酸盐水泥（GRC）的研究，提出了“双保险”的技术路线（即抗碱玻璃纤维增强低碱度硫酸盐水泥）。在此后的几十年中虽然取得了很多成果，但是仍没有真正解决其耐久性问题，一直存在着一些令人极为忧虑的问题：降低抗碱玻璃纤维中ZrO的质量分数；低碱度硫铝酸盐水泥质量不稳定；用一般中碱玻璃纤维替代抗碱玻璃纤维；
27、用普通的硅酸盐水泥替代低碱度硫铝酸盐水泥。另一方的问题是有些企业GRC制品生产机械化水平低，基本上都是手工作业的，加上不严格按技术规程操作，造成出厂产品质量低下等。显然我国的GRC产业并没有真正走出一条宽广、健康的发展道路。随着我国CBF批量生产的开始，CBF增强硅酸盐水泥的技术方案再次被业界重视，尤其是我国一些原来用聚丙烯纤维增强水泥混凝土的化学建材企业，积极采用CBF增强硅酸盐水泥及其混凝土；另一些建筑加固企业采用CBF片材替代碳纤维用于建筑桥梁的加固、补强和修复，也取得了较好的效果。用硅酸盐类天然火山喷出岩为原料生产的CBF，预示着建筑材料业的一场革命正在来临！它的应用主要表现在以下几个
28、方面：a、在混凝土增强领域的应用。现在的混凝土增强材料主要有碳纤维、玻璃纤维、对位芳纶、钢纤维和CBF。增强的主要目的是提高制品的抗拉强度和建筑工程的防渗抗裂等。从强度方面看CBF占有绝对的优势，它的抗拉强度都高于以上的增强材料，增强效果最好。从耐碱性方面看，CBF略逊于碳纤维和对位芳纶，但好于玻璃纤维和钢纤维。从与混凝土的相容性上看，CBF与混凝土有着基本相同的成分，密度也较接近，所以CBF的相容性和分散性好于其它增强纤维。例如用CBF增强铁路水泥枕木可解决其耐久性，尤其适合在青藏高原等气候多变地区的使用。b、在建筑修复、加固和更新领域的应用。碳纤维加固补强织物是一种高科技含量和高成本的产品
29、。目前使用的补强材料是碳纤维和芳纶，主要是利用材料的强度和弹性模量。从强度方面，CBF的强度并不逊于碳纤维，且比芳纶高，虽然弹性模量不如碳纤维，但是与树脂的亲合性上，CBF大大好于碳纤维和芳纶，有效的提高了补强效果和补强材料的使用寿命。尤其是CBF用于桥梁和立柱缠绕加固，其效果与碳纤维没有差异。这一重大发现是东南大学土木工程学院通过CBF与碳纤维在同等条件下的对比实验后得到的。从性价比看，CBF的价格大大低于碳纤维和芳纶，所以CBF有极大的竞争优势，是碳纤维和芳纶加固抗震补强材料的首选替代品。它可广泛用于梁、柱、板、墙等结构的补强，也可用于桥梁、隧道、水坝等其它土木的加固，尤其是抗震加固。CB
30、F与粘钢和碳纤维加固具有如下不同的特点：不导电；性价比好；抗剪切强度高；延性好；抗震能力强；与混凝土热膨胀系数一致。抗老化、耐高温、抗冻融、与混凝土和树脂的结合力强；耐酸碱，对各种环境的适应性强；受力后变形协调，而碳纤维加固后的破坏常态是脆性的。以建筑加固补强为例，碳纤维和芳纶相比，CBF在保持较高的抗拉、抗剪和抗冲击强度以及抗热振稳定性优异的基础上，具有更好的性价比。因此，在桥梁、隧道、房屋等结构抗震加固补强方面具有极为广阔的应用前景前景。此外，初步的应用研究证明，CBFRP（连续玄武岩纤维复合材料）的筋又是一种替代碳纤维、芳纶等连续复合材料筋的新型建筑材料，可主要用于代替钢筋，用于环境条件
31、严酷的混凝土中，根本解决钢筋锈蚀问题，提高混凝土结构的耐久性。C、在道路施工领域的应用。采用土工格栅对路面进行加盘处理，已经成为道路建设的一个研究方向。土工格栅的主要作用是抗疲劳开裂、耐高温车辙、抗低温缩裂、延缓反射裂缝等。所以在高级公路、大桥桥面、市政道路及机场路面等要求较高的道路工程广泛应用。目前，土工格栅材料主要是玻璃纤维和塑料两大类。CBF及其土工材料的各方面性能均好于以上两种材料，主要优点是：抗拉强度高、延伸率好、无长期蠕变；热稳定性好；与沥青混合料的相容性强；理化稳定性好；耐低温性好等。C、CBF增强树脂基复合材料有广泛的应用。CBF具有良好的技术特性：低容重，低热导率，低吸湿率和
32、对腐蚀介质的化学稳定性，能够降低结构质量，形成新型结构材料。利用这些特性，在军品和民品领域有广泛的应用。CBF增强树脂基复合材料是制造坦克装甲车辆的车身材料，可减轻其质量；用于制造火炮材料，尤其是用于炮管热护套材料可以大大提高火炮的命中率和射击精度。在枪弹、引信、弹匣、大口径机枪枪架、坦克装甲车辆的薄板装甲、汽车发动机罩、减振装置等方面有大量的应用。CBF在船舶工业中可大量用于船壳体、机舱绝热隔音和上层建筑。用CBF蜂窝板可制成火车车厢板，既减轻了车厢的质量，又是一种良好的阻燃材料。据悉美国通过福特、通用汽车制造公司正在着手起草制订采用CBF替代碳纤维作增强材料的工业标准。德国在CBF这方面的
33、应用研究也已经着手开展了两年多。我国的汽车工业应该关注这一新材料应用的发展动向。用CBF缠绕环氧树脂的管材（直径52000mm，内部承压040MPa）可用于输送石油、天然气、冷热水、化学腐蚀液体、散料、电缆管道、低压和高压钢瓶等。以石油管道为例，CBF管道施工投产后即可使用，无需投资维修以及采用昂贵的电化学处理，使用期限是80年。显然它可引发管道业的一场革命！由于碳纤维的严重短缺，受冲击或者说影响最大的是一大批休闲体育用品的制造商，因此，CBF在休闲体育用品中的应用也凸显出来了。首先，CBF天然的金褐色可用于休闲体育用品的表面装饰；其次，它与碳纤维混杂使用可降低其成本，以解碳纤维价格奇高和短缺
34、带来的困惑；再是可利用CBF开发休闲体育用品的新产品。d、CBF可用作热振环境下的特殊材料例如采用CBF/648环氧树脂用于复合材料结构的军用飞机进气道外侧壁，其下部是火炮出口，振动冲击力很大，要求复合材料有很好的韧性，使用纯碳纤维有它的不足，由于CBF的断后伸长率大大高于碳纤维，且可充分利用CBF的抗热稳定性。在民品的机电工业，CBF聚合物基复合材料是优良的绝缘材料，用它制造仪器仪表、电动机及种电器中的附件（如齿轮、轴承、密封件等）不仅可以减轻自身质量和提高其可靠性，而且还可以延长使用寿命。此外，CBF具有显著的耐高温性能和极好的力学性能，它可以用作石棉与昂贵碳纤维的替代品，适用于高温衬垫、
35、大型船只绝热、车辆制动器摩擦衬片。f、CBF是良好的介电材料CBF还具有良好的介电性能。它的体积电阻率比E玻璃纤维高一个数量级：如前所述，玄武岩中质量分数不到0.2的导电氧化物，利用CBF的这一介电特性、吸湿率低和耐温的特性，可以制成高质量的多层印刷电路板的覆箔板。因为无线电通讯传输技术和大型电子计算机信息处理技术的高速化，不但要求在高频带工作的基板要有较小的介电常与介质损耗因数，而且要求高频带的介电性能对温度的变化率和频率的变化率很小，基板的玻璃化温度、耐热性（希望先进的线路板耐热高达270左右）、可靠性、厚度的均匀性要高，热膨胀系数、吸水率要低，以满足当代印刷电路板对覆箔板在特性阻抗高精度
36、控制性、高频特性、高可靠性、高稳定性和绿色环保特性等性能的要求。最近几年日本在高性能印刷线路板制造方面要求耐更高的温度，更轻更薄，因而大量应用芳纶材料。通过非织造布工艺或造纸的方法研制的印刷电路基板可应用于IT产业的各种设备。此外，目前一些高质量的抗热绝缘纸将对位芳纶做成浆粕和长5mm的对位芳纶混合打成浆纸，用普通造纸方法造纸，可得到强度高和耐高温的工业用纸，用在电气绝缘纸材料上是高级的H级绝缘纸。它可以制成不同密度及厚度的纸或纸板，最薄可到0.05mm；可在220的环境下连续工作10小时而不变，甚至短时间内暴露于300下，不会收缩、脆化或融化。而CBF的耐高温性的电绝缘性都非常好，其抗热绝缘
37、纸可以提供电气绝缘更严密的保护。此外，CBF还具有防辐射功能。在核电站建设和军工、民用等防辐射领域有很大应用。总之，随着生产CBF技术瓶颈的不断打开和规模化生产所带来的单位成本降低，它的应用领域将不断扩大，势必形成一个新兴的高新技术产业群，将改变世界先进材料的格局！2、连续玄武岩纤维（CBF）市场前景下面结合CBF的性质和应用浅谈其市场前景： CBF是典型的资源节约型新材料从我国国情出发，就人均能源和矿藏资源拥用有量看，我国是一个资源贫乏的国家。综观全世界CBF之外的高技术纤维，我们不难看出，除了它们拥有的优异的力学性能和化学性能外，其实在制造过程中都要花费大量的能源和资源，尤其是石油资源和电
38、能。不了解CBF生产特征的人们往往想当然的认为生产CBF需要高温熔化肯定是一个高耗能项目，这实在是一大误解！横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司“全电熔炉”工业化生产的能耗指标表明：每制造1公斤单丝直径为1315微米的CBF仅仅需要耗费不足5度电，按每度电0.70元人民币计算，每公斤纤维的电耗成本仅仅为3.5元人民币，约占工厂生产成本的15%。如果将CBF及其复合材料替代金属和其它高技术纤维所节约的能源和资源作为一个综合性经济评价，则CBF是一种典型的资源节约型绿色材料！CBF生产原料来源广泛且廉价，可促进我国矿产资源的合理开发和高附加值的应用，符合国家的产业政策，是一种低投入、高产出、低能耗、
39、少排放、能循环、可持续发展的资源节约型、环境友好型的新材料。CBF代表了材料制备和使用过程绿色化这一材料技术的主要发展方向。因此，发展CBF是符合我国国情的，应予以大力发展。CBF将为我国现代国防建设提供不受外国控制的新材料高技术纤维是国防军工建设和支撑高科技产业发展的重要基础材料，它直接关系到国防科技工业的建设和国民经济支柱产业的升级。CBF就是继碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维之后的第四大高技术纤维。它是21世纪在国防建设中有着重要应用价值的高技术纤维，是体现国防科技战略布局的一种新材料。CBF及其复合材料，在航空航天、火箭、导弹、战斗机、核潜艇等军舰、坦克等武器装备的国防建设领域有广泛
40、的应用。它可以促进军队武器装备升级换代，增强军队的战斗力，可在某领域替代碳纤维，节约相关武器装备的制造成本；可寓军于民，是一种典型的可广泛应用的军民两用的新材料。由于玄武岩纤维具有区别于碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维的一系列优异性能，而且性价比好，近几年来引起了美国、欧盟等国防军工领域的高度重视。2003年美国军方甚至收购了其国内一个创办不久的连续玄武岩纤维生产工厂，现在这个年产1000吨CBF的工厂就设在美国南部阿拉巴马的军事基地，产品100%用于国防军工，其CBF的具体应用至今对外秘而不宣！显然这些年来，美国军方在CBF的应用研究中又发现了许多新的应用价值。非常欣喜的是我国国防科技工业
41、系统也十分重视CBF在国防建设领域的应用，有关应用研究课题已经展开。CBF将为我国交通运输领域的基础建设发挥升级换代的作用CBF及其复合材料将对重大工程尤其是交通运输领域的基础建设具有重要的推动作用。制造CBF的原料是火山岩，属于硅酸盐大类。因此，CBF具有天性的与水泥、混凝土的亲和力和耐碱性，在建筑增强领域的应用已显示出它独特的优势和发展潜力。CBF将是替代聚脂纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维用于增强沥青、水泥混凝土最有利的竞争产品。CBF的拉伸强度为44504800Mpa，比大丝束碳纤维、芳纶、PBI纤维、钢纤维、硼纤维、硼纤维、氧化铝纤维要高，与S玻璃纤维相当。试验发现，连续玄武岩纤维在饱
42、和Ca(oH)2溶液以及在水泥等碱性介质中能保持高度的稳定性，可代替钢筋用作混凝土建筑结构的增强材料。CBF将为我国交通运输领域的基础建设发挥升级换代的作用。首先CBF可以提高我国交通运输基础设施的质量，降低全寿命成本，促进交通运输行业的升级换代。我国“十一五”期间要优先发展交通运输业，要建设铁路新线1.7万公里，其中客运专线7000公里。进一步完善国家高速公路网在内的公路网络，公路总里程达到230万公里，其中高速公路6.5万公里。此外还有大量的港口、机场建设的工程。如果我国在该领域推广使用CBF将会产生巨大的经济效益和社会效益。其次，CBF是碳纤维的低价替代品，有些性能还高于碳纤维，这可以从
43、一定程度上缓解我国碳纤维、芳纶等高技术纤维短缺带来的一些供求矛盾，尤其是从战略层面上看，面对我国碳纤维落后的现状，大力发展CBF不失为是一种弥补碳纤维不足和“引领未来”的战略选择！再是，CBF用先进材料的制造技术特别是绿色设备技术增加了新的基础原材料，达到了节能、降耗和环境友好的目的。CBF也完全符合“十一五”期间，我国材料领域的发展目标，即：开发综合性能高、资源消耗少、环境负荷低的材料及工艺技术，满足国民经济发展和国防建设的需求，支撑和引领社会经济协调发展。CBF将为我国国民经济其它领域的发展提供重要的基础材料玄武岩纤维复合材料除了上述在国防建设、重大工程、交通运输等领域有重要的推动作用外，
44、对我国国民经济相关产业结构的升级也同样具有重要的推动作用。例如：(1)消防环保领域。玄武岩复合纤维材料用于消防环保领域有较大的优势。玄武岩纤维是无机纤维，其耐温性（269700）高于所有的有机纤维，而且其超低温使用性能是最好的，具有不燃性、无有毒气体排出、绝热性好、无熔融或滴落、强度高、无热收缩现象等优点。因此用玄武岩纤维制成的消防服中的阻燃隔热层面料显然具有明显的优势。CBF的价格是所有高性能纤维中最低的。单丝直径较细（例如7微米以下左右）的CBF，其良好的性价比和优异的抗高温性能，有可能为替代杜邦等防火材料的有力竞争产品（其中杜邦的Nomex防火面料在370以上的高温下被碳化和分解），也是
45、其它高性能纤维低成本、高性价比的替代品。此外，耐高温（250以上）的过滤材料一直以来是该领域没有解决的难题。而CBF可以在260700的范围内长期使用。因此，利用玄武岩纤维的耐高温和良好的过滤特性，它是用于高温过滤材料（例如除尘袋、汽车消音器滤芯）、避火消防服阻燃隔热面料、防火卷帘、军工领域等优选的新材料。(2)石油化工领域。玄武岩纤维复合材料可引发石油天然气管道业的革命！用玄武岩纤维缠绕环氧树脂的复合管材（直径52000mm,内部承受0400大气压）可用于输送石油、天然气、冷热水、化学腐蚀液体、散料、电缆管道、低压和高压钢瓶等。以石油管道为例：玄武岩纤维管道施工投产后，连续使用期限为80年。
46、(3)电子等领域。玄武岩纤维聚合物基复合材料是优良的绝热和绝缘材料。CBF的体积电阻率比E玻璃纤维高一个数量级；利用玄武岩纤维的这一介电特性、吸湿率低和耐温的特性，可以制成高质量的多层印刷电路板的覆箔板。此外，CBF可用作风力发电叶片的增强材料。此外，玄武岩纤维在500温度下的热振稳定性仍然不变，原始重量损失不到2%；900时也仅损失3%。CBF无捻粗纱具有显著的耐高温性能和极好的机械性能，适用于高温衬垫、大型船只绝热、车辆制动器摩擦衬片。综上所述，CBF及其复合材料是一种对国民经济有重要支撑作用的新材料。它将影响诸多产业的发展，所以它的市场空间非常广阔。3、连续玄武岩纤维（CBF）的发展现状
47、:（1）在我国的发展现状我国由于军事工业和经济的快速发展，高技术纤维短缺的形势越来越严竣，而日本和美国这两个生产碳纤维的大国，对中国全面实施封锁。为了打破外国在高技术纤维的全面封锁，我们加强了对连续玄武岩纤维（CBF）的研发工作：基于CBF的研发历史，我国高科技纤维的结构及发展现状，提出CBF“发源在苏联、发展在中国”的预测是科学和理智的。(1)从国家层面上看，我国对CBF的发展具有强大的国家影响力。该项目在2001年6月被列为中俄两国政府间科技合作项目；2002年8月列为国家863计划；2002年5月列入深圳市科技计划；2004年5月列入国家级火炬计划；2004年11月列入国家科技型中小企业
48、创新基金。并列入国家“十一.五”科技计划和国家发改委的中长期发展规划。对一个项目先后有那么多的国家和地方科技计划的支持，这在其它国家很少见的。国家科技部等有关部委的领导还亲自对此项目的发展和成果应用作了批示。这充分反映了我国对发展CBF的高度重视和支持！我们坚信，国家在“十一.五”还会出台相关政策和措施来大力支持这一新材料的发展。(2)从行业发展基础看，近几十年来我国的玻璃复合纤维和复合材料得到了快速发展，有着发展和推广应用CBF的坚实基础。2005年1月世界高性能复合材料杂志发表了多年来一直关注着纤维的供给与需求的业内咨询专家的文章。他进而指出：“现在世界最大的潜在纤维复合纤维材料制造商和终端用户是中国。中国的公司已拥有25%的全球玻璃纤维市场并正在开始发展碳纤维。5年后将会给该市场带来全面的冲击”。(3)从发展的基本条件来看，我国地域辽阔，玄武岩矿床储量极其丰富。我国火山和火山岩分布广泛。(4)从本国的市场看，中国本身就具有新材料应用的庞大市场。(5)从我国
