CN104611820A - 一种玄武岩纤维编织布及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玄武岩纤维编织布，其可以是平纹和斜纹，其中编织方法为纬编针织技术，采用纬编针织技术方法简单，后续加工成型简易，制备的结构复合材料成形性好，节省材料，制得的编织布具有中等水平的强度，各项综合性能优良。本发明制得的玄武岩纤维编织布不仅继承了玄武岩纤维的优点，并且具有纬向编织物的共有优点，使得玄武岩纤维的应用范围更加广泛。本发明的玄武岩纤维编织布可以广泛应用在航天航空、石油化工、汽车、建筑等多领域。

Description

一种玄武岩纤维编织布及其制备方法

技术领域

本发明涉及编织布领域，具体涉及一种玄武岩纤维编织布及其制备方法。

背景技术

连续玄武岩纤维(CBF)是以天然的火山喷出岩作为原料，将其破碎后加入熔窑中，在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。以CBF为增强体可制成各种性能优异的复合材料，可广泛应用于消防、环保、航空航天、军工、车船制造、工程塑料、建筑等军工和民用领域，故CBF被誉为21世纪的新材料。随着国外工艺技术的不断改进以及新市场的不断开拓，玄武岩纤维有望成为第四大高强高模纤维。近年来，随着市场需求的增加，特别是国防、军工、航天航空、体育用品方面需求的增加，每年主要依靠从国外进口碳纤维以满足要求。在各种高技术纤维供应普遍趋紧、价格不断上扬的情况下，为连续玄武岩纤维及其编织布提供了前所未有的商机。

针织技术基本上可以分为纬编针织技术和经编针织技术，针织结构作为增强材料使用较多的一般为经编。纬编针织物的结构易变形，过去被认为不适合作为复合材料增强体，而近年来，由于它的一些独特性能，研究开始增多与深入，纬编针织物作为增强材料也得到了迅速的发展，被应用于航天、航海及交通等一些特殊领域，纬编复合材料具有高的抗冲击性和好的能量吸收性能。

发明内容

在以上背景条件下，为了增强玄武岩纤维的性能并扩大玄武岩纤维的应用领域，本发明的目的是提供一种玄武岩纤维编织布，并且本发明还提供了该玄武岩纤维编织布的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种玄武岩纤维编织布，其为平纹或斜纹玄武岩编织布。

进一步地，所述玄武岩纤维编织布中的纤维呈经纬方向十字交叉排列，所述玄武岩纤维编织布边线采用棉线进行锁边。

一种采用纬向编织方式制备所述玄武岩纤维编织布的方法，包括以下步骤：

1)将连续玄武岩纤维卷筒挂于纱架上，分别将纱头引出至纱架导纱孔外；

2)将导纱孔外玄武岩纤维集中牵引至剑杆式多臂碳纤维编织机的导纱装置；

3)将每根玄武岩纤维进行穿筘操作，分组打结，引入编织机；

4)纬线先予以机器退绕至纸箱中，将纸箱放入织布机的左侧，纬纱经过纱线张力控制装置，直接从机器侧门穿过到达导纱器，然后进入编织区。

本发明的玄武岩纤维编织布所采用的玄武岩纤维具备如下优点：

(1)显著的耐高温性能和热震稳定性；玄武岩纤维的使用温度范围为-260℃～880℃，这一温度远远高于芳纶纤维、无碱E玻纤、石棉、岩棉、不锈钢，接近硅纤维、硅酸铝纤维和陶瓷纤维；热震稳定性好，在500℃温度下保持不变，在900℃时原始重量仅损失3％。

(2)较低的热传导系数。玄武岩纤维的热传导系数为0.031W/(m·K)～0.038W/(m·K)，低于芳纶纤维、硅酸铝纤维、无碱玻纤、岩棉、硅纤维、碳纤维和不锈钢。

(3)高的弹性模量和抗拉强度。玄武岩纤维的弹性模量为：9100kg/mm²～11000kg/mm²，高于无碱玻纤、石棉、芳纶纤维、聚丙稀纤维和硅纤维。CBF的抗拉强度为3800～4800MPa，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。

(4)化学稳定性好。玄武岩纤维的耐酸性和耐碱性均比铝硼硅酸盐纤维好。其耐久性﹑耐候性﹑耐紫外线照射﹑耐水性﹑抗氧化等性能均可与天然玄武岩石头相媲美。

(5)吸音系数较高。玄武岩纤维的吸音系数为0.9～0.99，高于无碱玻纤和硅纤维；优良的透波性和一定的吸波性，吸音和隔音性能优异，具有良好的隐身性能，可制做隐身材料。

(6)良好的电绝缘性和介电性能。玄武岩纤维的比体积电阻较高为1×10¹²Ω·cm，大大高于无碱玻纤和硅纤维；体积电阻率比电绝缘E玻璃纤维高一个数量级,介电损失角正切高50％。

(7)较低的吸湿性。玄武岩纤维的吸湿性低于0.1％，低于芳纶纤维、岩棉和石棉。

(8)天然的硅酸盐相溶性。与水泥﹑混凝土的分散性好，结合力强，热胀冷缩系数一致，耐候性好。

本发明所采用的纬向编织方法简单，由纬向弯曲的线圈相互串套形成的纬编针织物作为复合材料增强体时，与其他纺织结构增强体相比具有下列优点：

(1)延伸性与悬垂性较好，适宜树脂转移模压复合材料加工，无褶皱变形保证了成品件的流畅成型。纬编针织的基本结构单元是相互串套的线圈结构，尤其当织物的未充满系数较大时，它留有充分的基体渗入孔隙。

(2)成型性好，可通过全成型方法制成形状复杂的构件，能避免因织物裁剪与拼接造成的原料损耗和结构不均匀。线圈结构提供了纱线之间能够相对滑动转移所形成的良好可成型性的独特适应性。

(3)线圈的几何结构可使纤维取向被立体地固定，保证了纤维取向的稳定和有明显热塑变形区域中纤维含量的均等，并可避免层压复合材料中易形成的片状结构，排除了脱层的可能性。

(4)工艺流程短，生产率高和生产成本低。

(5)具有比机织物复合材料更好的抗冲击疲劳性能。

(6)深延伸、热冲压和无损耗网状成型等仿金属成型的技术，为纬编针织复合材料在生态和经济领域开创了新的应用。

本发明制得的玄武岩纤维编织布继承了上述玄武岩纤维的优点，并且具有纬向编织物的共有优点，因此玄武岩纤维的应用范围更加广泛。

本发明在不改变目前编织方法前提下，制备一种纤维编织布。克服了目前市场上流通的其他纤维预浸料价格昂贵，不能普遍使用在相关领域的问题，拓宽了高性能纤维制品的应用范围，同时本发明通过纬向编织玄武岩纤维的方式获得玄武岩纤维编织布，方法简单，后续加工成型简易，各项综合性能优良，本发明的玄武岩纤维编织布可以广泛应用在航天航空、石油化工、汽车、建筑等多领域，

附图说明

图1是制备本发明的玄武岩纤维编织布的工序的流程图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的玄武岩纤维编织布，其为平纹或斜纹玄武岩编织布，其中的纤维呈经纬方向十字交叉排列，所述玄武岩纤维编织布边线采用棉线进行锁边。

本发明采用纬向编织方式制备所述玄武岩纤维编织布，其中，连续玄武岩纤维经过剑杆式多臂碳纤维编织机，利用纬向编织技术，制成平纹或斜纹玄武岩编织布。所述纬向编织技术的流程图如图1所示。首先将连续玄武岩纤维卷筒挂于纱架上，分别将纱头引出至纱架导纱孔外；然后将导纱孔外玄武岩纤维集中牵引至剑杆式多臂碳纤维编织机的导纱装置；将每根玄武岩纤维进行穿筘操作，分组打结，引入编织机；纬线先予以机器退绕至纸箱中，将纸箱放入织布机的左侧，纬纱经过纱线张力控制装置，直接从机器侧门穿过到达导纱器，然后进入编织区。

调整好机器的尾密牙，按技术规定织造出符合要求的玄武岩纤维编织布。

以上详细说明了本发明的优选实施例，但本发明并不限于这些实施例，在本发明的申请范围内可以进行各种改变。尽管上文只是详细阐述了本发明的优选实施例，但是，所属技术领域的技术人员很清楚在实质上不脱离本发明的新颖性和优点的范围内，可以对示例性实施例进行各种修改。

Claims (3)

1.一种玄武岩纤维编织布，其特征在于，所述编织布为平纹或斜纹玄武岩编织布。

2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维编织布，其特征在于，所述玄武岩纤维编织布中的纤维呈经纬方向十字交叉排列，所述玄武岩纤维编织布边线采用棉线进行锁边。

3.一种采用纬向编织方式制备权利要求1-2所述的玄武岩纤维编织布的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将连续玄武岩纤维卷筒挂于纱架上，分别将纱头引出至纱架导纱孔外；

2)将导纱孔外玄武岩纤维集中牵引至剑杆式多臂碳纤维编织机的导纱装置；

3)将每根玄武岩纤维进行穿筘操作，分组打结，引入编织机；

4)纬线先予以机器退绕至纸箱中，将纸箱放入织布机的左侧，纬纱经过纱线张力控制装置，直接从机器侧门穿过到达导纱器，然后进入编织区。