文/中國(guó)產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會(huì) 趙東瑾

超高分子量聚乙烯纖維與連續(xù)玄武巖纖維

文/中國(guó)產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會(huì) 趙東瑾

UHMWPE是目前世界上比強(qiáng)度和比模量最高的纖維；而CBF具有綜合性能好、性?xún)r(jià)比高的特點(diǎn)

超高分子量聚乙烯纖維

名詞解釋

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維，又稱(chēng)高強(qiáng)高模聚乙烯纖維，是目前世界上比強(qiáng)度和比模量最高的纖維，是分子質(zhì)量在100萬(wàn)～500萬(wàn)的聚乙烯所紡出的纖維。它與芳綸（對(duì)位芳綸PPTA、間位芳綸PMIA）、碳纖維（CF）并稱(chēng)為當(dāng)今“世界三大高科技纖維”。由于UHMWPE纖維具有眾多的優(yōu)異特性，它在高性能纖維市場(chǎng)上，包括從海上油田的系泊繩到高性能輕質(zhì)復(fù)合材料方面均顯示出極大的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)和航空、航天、海域防御裝備等領(lǐng)域也發(fā)揮著舉足輕重的作用。

UHMWPE纖維是我國(guó)唯一具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高性能纖維，加大國(guó)產(chǎn)化工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)和研究，對(duì)打破國(guó)外對(duì)我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)壟斷，及對(duì)促進(jìn)和引導(dǎo)我國(guó)紡織工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、提高產(chǎn)品附加值有著重要意義。

獨(dú)特性能

UHMWPE纖維一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)輕，密度為0.97g/cm3，在所有高性能纖維中密度最小，是唯一能夠漂浮在水面上的高科技纖維。UHMWPE纖維的優(yōu)越性在于其具有亞甲基相連（－CH2－CH2－）的超分子鏈結(jié)構(gòu)，沒(méi)有側(cè)基，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)、規(guī)整，單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘低，柔性好。相關(guān)研究表明，即使在-150℃的環(huán)境下，仍保持良好的耐撓曲性，無(wú)脆化點(diǎn)。由于UHMWPE纖維大分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，纖維沿軸向高度取向，結(jié)晶度高，因此賦予其優(yōu)良的力學(xué)性能。

UHMWPE纖維模量很高，具有突出的抗沖擊性和抗切割性能，抗拉強(qiáng)度是同等線(xiàn)密度鋼絲的15倍，比芳綸還高40%，是普通纖維和優(yōu)質(zhì)鋼纖維的10倍，僅次于特級(jí)碳纖維。由于UHMWPE纖維分子結(jié)構(gòu)（－CH2－CH2－）不含易與接觸物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的羥基、芳香環(huán)等基團(tuán)，因此具有化學(xué)和光學(xué)惰性。

強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及有機(jī)溶劑均對(duì)UHMWPE纖維強(qiáng)度幾乎沒(méi)有任何影響，化學(xué)穩(wěn)定性極好；而且，在經(jīng)1500h日曬后，纖維強(qiáng)度仍高達(dá)80%，耐候性、耐紫外性能特別優(yōu)越。此外，UHMWPE纖維還有良好的耐磨性與生物共存性。

UHMWPE纖維由于其獨(dú)特的優(yōu)異性能，在安全防護(hù)、航空航天、國(guó)防裝備、造船業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用，其纖維長(zhǎng)絲可直接用作防彈、繩纜、高壓容器材料，其纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可用于船舶及飛機(jī)骨架結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)器械、人造關(guān)節(jié)等材料。當(dāng)然，由于UHMWPE纖維分子鏈結(jié)構(gòu)單一的特征，也使得該纖維耐蠕變性能差，在受到長(zhǎng)時(shí)間外力作用時(shí)，分子鏈之間易滑移，產(chǎn)生蠕變。另外，該纖維還具有表面加工困難，不易染色，不易與其他材料粘接等缺點(diǎn)。

UHMWPE纖維在高性能纖維中強(qiáng)度、模量?jī)H次于碳纖維。斷裂伸長(zhǎng)率比碳纖維、芳綸都要高，柔韌性好，在高應(yīng)變率和低溫下力學(xué)性能仍然良好，抗沖擊能力優(yōu)于碳纖維、芳綸及一般玻璃纖維，是一種非常理想的防彈、防刺安全防護(hù)材料。其復(fù)合材料比沖擊總吸收能量分別是碳纖維的1.8倍，芳綸的2.6倍，E玻璃纖維的3倍。其復(fù)合材料的防彈能力是芳綸裝甲結(jié)構(gòu)的3.6倍，防彈頭盔是效果相同的芳綸纖維頭盔質(zhì)量的2/3。

當(dāng)然，UHMWPE纖維也存在很明顯的缺點(diǎn)：不耐高溫，這是由于UHMWPE纖維分子鏈無(wú)側(cè)基，分子鏈間作用力以范德華力為主，流動(dòng)活化能小，熔點(diǎn)低，小于160℃。另外，抗壓縮和抗蠕變性能也較差，并且樹(shù)脂浸潤(rùn)性較差，有較高的可燃性，這就限制了UHMWPE纖維的使用范圍。

高性能深海無(wú)結(jié)經(jīng)編絞捻網(wǎng)片。

超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE)。

生產(chǎn)工藝

自20世紀(jì)70年代起，國(guó)外許多企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)經(jīng)歷數(shù)十年的研究，探索出了多種生產(chǎn)UHMWPE纖維技術(shù)路線(xiàn)，有熔融紡絲—高倍熱拉伸法、凝膠紡絲—高倍熱拉伸法、表面結(jié)晶生長(zhǎng)法、Porter固體擠出法等。研究表明，制備UHMWPE纖維的關(guān)鍵是提高拉伸倍數(shù)，這樣有助于提高纖維的結(jié)晶度與取向度，使呈折疊鏈狀的片晶結(jié)構(gòu)向伸直鏈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，從而極大地改善纖維強(qiáng)度和模量。

目前，熔融紡絲和凝膠紡絲（又稱(chēng)凍膠紡絲法）是世界上工業(yè)化生產(chǎn)的主要方法。20世紀(jì)80年代后期，美國(guó)Hoechst-Celanese公司成功取得UHMWPE纖維熔融紡絲—高倍熱拉伸技術(shù)，商品定名“Certran”；隨后意大利的Snia公司也開(kāi)發(fā)了類(lèi)似纖維。缺點(diǎn)是熔融紡絲法制得的纖維性能低于凝膠紡絲法的纖維性能，因此未能得到更大發(fā)展。目前世界上最成功的UHMWPE纖維工業(yè)化生產(chǎn)方法是凝膠紡絲—高倍熱拉伸工藝，世界上UHMWPE纖維的主要生產(chǎn)商荷蘭DSM、美國(guó)Honeywell、日本Mitsui和我國(guó)均采用凝膠紡絲工藝。凝膠紡絲法，近些年來(lái)國(guó)外和國(guó)內(nèi)各公司分別從改變?nèi)軇┖洼腿?、改進(jìn)溶脹工藝、改進(jìn)萃取工藝等多方面進(jìn)行了改良，形成具有各自知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)工藝。UHMWPE凝膠紡絲工藝主要有兩大類(lèi)：一類(lèi)是干法工藝路線(xiàn)，即高揮發(fā)性溶劑干法凝膠紡絲工藝路線(xiàn)；另一類(lèi)是濕法工藝路線(xiàn)，即低揮發(fā)性溶劑濕法凝膠紡絲工藝路線(xiàn)。

采用的溶劑和后續(xù)工藝是這兩種工藝路線(xiàn)的最大區(qū)別，由于兩類(lèi)溶劑特性區(qū)別大，從而后續(xù)溶劑脫除工藝也完全不同，各有優(yōu)勢(shì)。

國(guó)內(nèi)以石蠟油為溶劑的濕法路線(xiàn)目前較為成熟，而且國(guó)際上有關(guān)石蠟油為溶劑的工藝專(zhuān)利已過(guò)期，以十氫萘為溶劑的工藝仍涉及到侵權(quán)問(wèn)題。而以石蠟油為溶劑的工藝又有工藝實(shí)施方式和設(shè)備配置的區(qū)分，因此設(shè)備投資差距也較大。

常熟繡珀纖維有限公司將凝膠原絲依次經(jīng)萃取、干燥及熱拉伸過(guò)程，生產(chǎn)的UHMWPE纖維纖度低，抗斷裂強(qiáng)度高，生產(chǎn)成本低，于2010年獲得國(guó)家專(zhuān)利。

東華大學(xué)開(kāi)發(fā)了高濃度原液紡絲技術(shù)，將聚乙烯原料和溶劑與抗氧劑混合加熱形成凝膠塊，經(jīng)粉碎、去溶劑得到聚乙烯的紡絲原料，再經(jīng)過(guò)螺桿熔融后擠出紡絲，預(yù)拉伸卷繞，再通過(guò)萃取、干燥和熱超倍拉伸工藝制得UHMWPE纖維產(chǎn)品，并建成了單線(xiàn)年產(chǎn)250 噸的生產(chǎn)線(xiàn)。該工藝不僅對(duì)紡絲過(guò)程嚴(yán)重降低相對(duì)分子質(zhì)量和螺桿效率低的問(wèn)題得到改善，又彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)毒性與污染大和生產(chǎn)成本高的不足。

寧波大成新材料科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)寧波大成）發(fā)明了混合溶劑的凝膠紡絲技術(shù)，以分子質(zhì)量高達(dá)400萬(wàn)以上的聚乙烯為原料，制備高濃度紡絲原液，采用雙螺桿擠壓均化技術(shù)，多輥多組超倍牽伸技術(shù)，確保了UHMWPE纖維拉伸倍數(shù)超過(guò)45倍、直徑偏差率低于5%。寧波大成的UHMWPE纖維制成的防彈衣指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

2009年11月，儀征化纖、南化集團(tuán)及中國(guó)紡織科學(xué)研究院聯(lián)合開(kāi)發(fā)了產(chǎn)能300噸/年的UHMWPE纖維的干法紡絲成套技術(shù)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)UHMWPE纖維干法生產(chǎn)工藝的空白。但與荷蘭DSM公司等世界先進(jìn)的UHMWPE纖維廠商技術(shù)比較，我國(guó)的干法紡絲技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量還存在一定差距，表現(xiàn)在單線(xiàn)產(chǎn)能、產(chǎn)品強(qiáng)度和均勻性等方面有待改進(jìn)。之前，國(guó)內(nèi)外產(chǎn)能狀況UHMWPE纖維全球產(chǎn)能分布高度集中，世界上工業(yè)化生產(chǎn)UHMWPE纖維的企業(yè)主要是荷蘭的DSM、美國(guó)Honeywell和日本Toyobo三大公司。

隨著我國(guó)取得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，如今我國(guó)的UHMWPE纖維生產(chǎn)技術(shù)也得到快速提升。目前，世界UHMWPE纖維總生產(chǎn)能力為34800噸/年左右，其中荷蘭生產(chǎn)能力約為6000噸/年，美國(guó)生產(chǎn)能力約為3000噸/年，日本生產(chǎn)能力約為3200噸/年，中國(guó)的生產(chǎn)能力約為21600噸/年，已經(jīng)占世界UHMWPE纖維總產(chǎn)能的62%。

應(yīng)用領(lǐng)域

作為世界三大高性能纖維之一的UHMWPE纖維，比強(qiáng)度是優(yōu)質(zhì)鋼材的15倍，是碳纖維的2.6倍，是芳綸的1.7倍，是玻璃纖維和尼龍66的4倍。具有良好的耐化學(xué)性、耐海水腐蝕性、耐摩擦性、耐切割性、生物相容性等，廣泛用作防彈、防割、繩索、加固等材料，主要用途有以下幾個(gè)方面。

上圖：超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE) 汽車(chē)絞盤(pán)繩。

下圖：高強(qiáng)度繩索，多色超高分子量聚乙烯纖維繩索。

海洋產(chǎn)業(yè)

UHMWPE纖維具有高強(qiáng)高模、耐腐蝕、耐磨損、耐光照、柔韌性好的特征，是制造繩纜的優(yōu)秀材料。由于質(zhì)量輕，密度只有0.97g/cm3，是高性能纖維中密度唯一小于1g/cm3可漂浮于水上的纖維，用其制造的繩索可漂浮于水上；UHMWPE纖維繩索強(qiáng)度更高，在自重下的斷裂長(zhǎng)度是鋼繩的8倍，是芳綸繩的2倍；UHMWPE纖維耐光性好，在日光照射1500h后強(qiáng)度仍能保持在80%以上，但芳綸經(jīng)日光照射后強(qiáng)度會(huì)急劇下降；UHMWPE纖維化學(xué)穩(wěn)定性好，在海水中能有效解決鋼繩的銹蝕問(wèn)題和尼龍、聚酯纜繩在海水中的水解和紫外降解問(wèn)題，因此，UHMWPE纖維繩索尤其適用于船只和海洋工程。

另外，UHMWPE纖維制成的釣魚(yú)線(xiàn)，其高模高強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)能傳遞深海幾百米深的魚(yú)上鉤的信息，特別是甩鉤使用的釣魚(yú)線(xiàn)比同類(lèi)產(chǎn)品更細(xì)，空氣阻力小，拋投距離長(zhǎng)，深得用戶(hù)好評(píng)。UHMWPE纖維制成的漁網(wǎng)比相同強(qiáng)度下普通的纖維要輕至少40%，無(wú)吸水性、耐紫外線(xiàn)、強(qiáng)度高，網(wǎng)絲細(xì)，加工成養(yǎng)殖網(wǎng)箱固定性好，力學(xué)性能好，有效地防止了食肉魚(yú)對(duì)經(jīng)濟(jì)魚(yú)的獵殺，降低了養(yǎng)殖成本。用作拖網(wǎng)阻力小，減少漁船能耗，提高了捕撈效率。利用UHMWPE纖維高強(qiáng)質(zhì)輕、柔韌、耐海水腐蝕和紫外降解的特性，在海洋產(chǎn)業(yè)中廣泛用作深海抗風(fēng)浪網(wǎng)箱、自力繩索、重載繩索、救撈繩、拖拽繩、帆船索、船帆、漁具、超級(jí)油輪、海洋操作平臺(tái)、燈塔等固定錨繩等方面。目前，國(guó)內(nèi)外海事管理部門(mén)已經(jīng)相繼出臺(tái)相關(guān)政策，要求出海船只對(duì)重達(dá)100kg的UHMWPE纖維繩纜至少配備一條，替代傳統(tǒng)鋼繩。據(jù)預(yù)測(cè)，UHMWPE纖維在海洋產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的年需求量在5000噸/年。

左圖：大成高性能軟質(zhì)防彈衣 最新款反恐反暴軟質(zhì)防彈防刺服。

右圖：彩色高強(qiáng)高模聚乙烯纖維、高強(qiáng)度聚乙烯纖維。

安全防護(hù)

安全防護(hù)用品是目前UHMWPE纖維的主要應(yīng)用領(lǐng)域，單是用于生產(chǎn)防彈衣、防刺服、防彈板、防彈裝甲的核心材料的防滲透布（LID）的生產(chǎn)就占UHMWPE纖維總量的45%以上。除單向布外，還有非織造布、各種機(jī)織、針織材料也可用于防彈、防刺服的生產(chǎn)。據(jù)預(yù)測(cè)，在國(guó)防軍工和安全防護(hù)產(chǎn)品領(lǐng)域的年需求量在6000噸/年以上。

UHMWPE纖維防護(hù)用品與芳綸、碳纖維及陶瓷、鋼鐵、合金類(lèi)防護(hù)用品相比，在保證防護(hù)性能的前提下，UHMWPE纖維制成的防護(hù)材料超輕且能很好解決非貫穿性傷害。法國(guó)維和部隊(duì)配備的UHMWPE纖維制成的防彈衣和防彈插板全套重量不超過(guò)5kg，能夠完全能抵御北約5.56mm、俄制7.62mm突擊步槍普通彈的攻擊。

在輕質(zhì)裝甲方面，UHMWPE纖維已用來(lái)制造軟質(zhì)防彈衣、硬質(zhì)防彈頭盔、運(yùn)鈔車(chē)車(chē)體、防彈橡膠增強(qiáng)材料、坦克裝甲、裝甲車(chē)裝甲、直升機(jī)防護(hù)裝甲、雷達(dá)防護(hù)外殼、導(dǎo)彈罩、防切割手套、防割套袖等。據(jù)報(bào)道，裝甲一輛坦克或裝甲車(chē)就需要UHMWPE纖維單向UD材料400kg或更多，如果裝備一個(gè)師就要240噸。據(jù)預(yù)測(cè)，如果全國(guó)銀行系統(tǒng)保衛(wèi)人員全部裝備該產(chǎn)品，UHMWPE纖維需求量將超過(guò)1000噸。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)每年關(guān)于UHMWPE纖維在防切割手套行業(yè)的用量增長(zhǎng)迅速，從2011年的1200噸增長(zhǎng)到2014年的1860噸，UHMWPE纖維防切割手套的出口量也超過(guò)韓國(guó)，成為世界最大的UHMWPE纖維防切割手套出口國(guó)，出口占國(guó)內(nèi)加工量的95%以上。據(jù)預(yù)測(cè)，2015年國(guó)內(nèi)外UHMWPE纖維防切割手套纖維用量在3750噸，到2018年將達(dá)到5000噸，在未來(lái)5年防切割手套的年增長(zhǎng)率將保持在10%以上。

體育用品

UHMWPE纖維復(fù)合材料比強(qiáng)度比模量高，韌性和損傷容限比傳統(tǒng)材料好，其制作的運(yùn)動(dòng)器械質(zhì)輕且結(jié)實(shí)耐用，用UHMWPE纖維制作的網(wǎng)球拍、高爾夫球網(wǎng)、棒球網(wǎng)、滑雪板、沖浪板、擊劍服、賽艇、帆船、釣竿等體育用品，深得使用者的喜愛(ài)。據(jù)測(cè)算，該領(lǐng)域的年需求量在300噸/年。

建筑加固

UHMWPE纖維與普通加固增強(qiáng)材料相比，具有較好的增稠效果，有效抑制了輕骨料的上浮，提高了輕骨料混凝土的均勻化。高強(qiáng)高模的UHMWPE纖維可協(xié)同輕骨料受拉、抑制裂紋的擴(kuò)展，有效提高了輕骨料混凝土的各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)。摻混UHMWPE纖維的混凝土材料脆性低、韌性高，彎曲韌度系數(shù)是普通混凝土的14倍。常用作墻體、隔板結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)水泥復(fù)合材料、石棉水泥制品、建筑工程加固復(fù)合材料等，該領(lǐng)域的年需求量在300噸/年左右。

左圖：玄武巖纖維單向布。

右圖：玄武巖纖維復(fù)合筋。

航空航天

UHMWPE纖維質(zhì)輕高強(qiáng)的特征，被應(yīng)用于各種飛機(jī)的翼尖結(jié)構(gòu)、飛船結(jié)構(gòu)、飛機(jī)駕駛艙內(nèi)壁、飛機(jī)座艙防彈門(mén)浮標(biāo)飛機(jī)和航天飛機(jī)的著陸用減速降落傘等，在該領(lǐng)域的年需求量在200噸/年左右。

其他復(fù)合材料的應(yīng)用

UHMWPE纖維的生物相容性、耐久性、化學(xué)穩(wěn)定性好，不會(huì)引起人體的過(guò)敏反應(yīng)和生物排斥反應(yīng)，是制作牙科用絲線(xiàn)、醫(yī)用移植線(xiàn)、牙托材料、人造關(guān)節(jié)、人造韌帶、人造肢體等的優(yōu)良材料，在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的年需求量在100噸/年。UHMWPE纖維介電常數(shù)、介電損耗值小，電信號(hào)失真小，透射系數(shù)高，用于雷達(dá)罩基材均高于現(xiàn)用玻璃纖維的各方面性能參數(shù)，是制作高性能輕質(zhì)雷達(dá)罩的首選材料。

UHMWPE纖維高強(qiáng)高模的性質(zhì)及能耗的特點(diǎn)使得制成的高性能薄壁高壓容器，耐化學(xué)腐蝕，強(qiáng)度好，能用于存儲(chǔ)較為廣泛的氣體或液體介質(zhì)。它的形狀轉(zhuǎn)化效率高達(dá)97%，耐壓容器性能系數(shù)比芳綸制品高45%。雖然UHMWPE纖維比強(qiáng)度、比模量在所用纖維中無(wú)可比擬，但存在不易染色，耐熱性差，與樹(shù)脂粘結(jié)性差的缺陷，用途受限。常常需要對(duì)其采用液態(tài)氧化法、等離子體處理法、輻射接枝處理法、電暈放電處理法、光氧化表面處理法、光致交聯(lián)處理法等方法進(jìn)行表面改性。

連續(xù)玄武巖纖維

名詞解釋

連續(xù)玄武巖纖維（CBF）是前蘇聯(lián)經(jīng)過(guò)了多年的研究開(kāi)發(fā)而發(fā)明的高科技纖維。由于它性能優(yōu)異、性?xún)r(jià)比好，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，極具發(fā)展前景，尤其是最近幾年，中國(guó)也有了CBF的批量生產(chǎn)。因此，我們現(xiàn)在開(kāi)展對(duì)CBF的研討活動(dòng)是非常有現(xiàn)實(shí)意義的。CBF是以天然的火山噴出巖作為原料，將其破碎后加入熔窯中，在1450～1500℃熔融后，通過(guò)鉑銠合金拉絲漏板制成的連續(xù)纖維。它與碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維（UHMWPE）等其他高科技纖維相比，具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如力學(xué)性能佳，耐高溫性能好，可在-269～700℃范圍內(nèi)連續(xù)工作，耐酸耐堿，抗紫外線(xiàn)性能強(qiáng)，吸濕性低，有更好的耐環(huán)境性能，此外，還有絕緣性能好、高溫過(guò)濾性佳、抗輻射、良好的透波性能等優(yōu)點(diǎn)。

以CBF為增強(qiáng)體可制成各種性能優(yōu)異的復(fù)合材料，可廣泛應(yīng)用于消防、環(huán)保、航空航天、軍工、車(chē)船制造、工程塑料、建筑等軍工和民用領(lǐng)域，故被譽(yù)為 21世紀(jì)的新材料。近幾年來(lái)，由于CBF良好的綜合性能和性?xún)r(jià)比，越來(lái)越被材料界和用戶(hù)看好。

獨(dú)特性能

眾所周知，沒(méi)有一種纖維的性能或功能是可以“包打天下”的，每一種纖維都有它獨(dú)特的性能和應(yīng)用的市場(chǎng)。而CBF具有綜合性能好、性?xún)r(jià)比高的特點(diǎn)，這是其他纖維所難以比擬的，堪稱(chēng)21世紀(jì)無(wú)污染的“綠色工業(yè)材料”。

玄武巖纖維短切紗。

CBF的使用溫度范圍為-269～700℃（軟化點(diǎn)為960℃），而玻璃纖維為-60～450℃。CBF 在400℃下工作時(shí)，其斷后強(qiáng)度能夠保持85% ；在600℃下工作時(shí)，其斷后強(qiáng)度仍能夠保持80%的原始強(qiáng)度；如果CBF預(yù)先在780～820℃下進(jìn)行處理，還能在860℃下工作而不會(huì)出現(xiàn)收縮，而即使耐溫性?xún)?yōu)良的礦棉此時(shí)也只能保持50%～60%的強(qiáng)度，玻璃棉則完全破壞。

C B F的 抗 拉 強(qiáng) 度 為3800～4800MPa，比大絲束碳纖維、芳綸、PBI纖維、鋼纖維、硼纖維、氧化鋁纖維都高，與S玻璃纖維相當(dāng)。

以同屬硅酸鹽的火山噴出巖為原料制成的CBF，耐酸堿性強(qiáng)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CBF在飽和 Ca(OH)2溶液以及在水泥等堿性介質(zhì)中耐久性好，能保持高度的穩(wěn)定性，可代替鋼筋用作混凝土建筑結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)材料，制作橋梁等大型建筑的結(jié)構(gòu)件。

利用CBF較高的抗拉強(qiáng)度和抗剪切強(qiáng)度這一特性，加之CBF具有天性的與水泥、混凝土的親和力和耐堿性，在建筑增強(qiáng)領(lǐng)域的應(yīng)用已顯示出它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

CBF的耐酸性超過(guò)了一般用作耐酸玻璃鋼增強(qiáng)材料的ECR玻璃纖維。而且玄武巖中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)不到0.2的導(dǎo)電氧化物，可能是氧化鐵、氧化鈦成分，使其具有了一定的吸波性能。

應(yīng)用領(lǐng)域

美國(guó)德克薩斯州的CBF工業(yè)聯(lián)盟指出：“CBF是碳纖維的低價(jià)替代品，具有一系列優(yōu)異性能，尤為重要的是，由于它取自天然礦石而無(wú)任何添加劑，是目前為止唯一的無(wú)環(huán)境污染的不致癌綠色健康玻璃質(zhì)纖維產(chǎn)品。美國(guó)作為世界環(huán)境保護(hù)的倡導(dǎo)者，將全力發(fā)展無(wú)污染的綠色工業(yè)材料，所以CBF在復(fù)合材料的增強(qiáng)材料領(lǐng)域的應(yīng)用，已引起廣泛的重視并將快速發(fā)展”。

軍工領(lǐng)域

CBF是21世紀(jì)在國(guó)防軍工領(lǐng)域有著非常重要應(yīng)用潛力的一種高技術(shù)纖維。以CBF為增強(qiáng)體可制成各種性能優(yōu)異的復(fù)合材料，在航空航天、火箭、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機(jī)、軍艦、坦克等武器裝備的國(guó)防軍工領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，可促進(jìn)軍隊(duì)武器裝備的升級(jí)換代，增強(qiáng)軍隊(duì)的戰(zhàn)斗力；可在某些領(lǐng)域替代碳纖維，節(jié)約相關(guān)武器裝備的制造成本；可形成新的軍民兩用技術(shù)，寓軍于民，有力推動(dòng)我國(guó)重大高科技產(chǎn)業(yè)的形成。因此，開(kāi)展CBF在國(guó)防軍工領(lǐng)域的應(yīng)用研究有著十分重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。

連續(xù)玄武巖纖維無(wú)捻粗紗。

汽車(chē)內(nèi)飾領(lǐng)域

此外，CBF非織造材料在汽車(chē)內(nèi)飾中的應(yīng)用潛力巨大。汽車(chē)工業(yè)是纖維材料的一個(gè)巨大的市場(chǎng)。雖然現(xiàn)在汽車(chē)非織造材料主要使用聚酯纖維、聚丙烯纖維、玻璃纖維、碳纖維和天然纖維等，但是CBF的絕熱、隔音，尤其是其優(yōu)良的過(guò)濾性能和阻燃性能是其他纖維所不能比擬的。

建筑領(lǐng)域

CBF將帶給建筑材料業(yè)一場(chǎng)革命。我國(guó)一些原來(lái)用聚丙烯纖維增強(qiáng)水泥混凝土的化學(xué)建材企業(yè)，積極采用CBF增強(qiáng)硅酸鹽水泥及其混凝土；另一些建筑加固企業(yè)采用CBF片材替代碳纖維用于建筑橋梁的加固、補(bǔ)強(qiáng)和修復(fù)，也取得了較好的效果。CBF在建筑行業(yè)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

在混凝土增強(qiáng)領(lǐng)域的應(yīng)用?，F(xiàn)在的混凝土增強(qiáng)材料主要有碳纖維、玻璃纖維、對(duì)位芳綸、鋼纖維和CBF。增強(qiáng)的主要目的是提高制品的抗拉強(qiáng)度和建筑工程的防滲抗裂等。從強(qiáng)度方面看CBF占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，它的抗拉強(qiáng)度都高于以上增強(qiáng)材料，增強(qiáng)效果最好。從耐堿性方面看，CBF略遜于碳纖維和對(duì)位芳綸，但好于玻璃纖維和鋼纖維。從與混凝土的相容性來(lái)看，CBF與混凝土有著基本相同的成分，密度也較接近，所以CBF的相容性和分散性好于其他增強(qiáng)纖維。例如用CBF增強(qiáng)鐵路水泥枕木可解決其耐久性，尤其適合在青藏高原等氣候多變地區(qū)的使用。

在建筑修復(fù)、加固和更新領(lǐng)域的應(yīng)用。碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)織物是一種高科技含量和高成本的產(chǎn)品。目前使用的補(bǔ)強(qiáng)材料是碳纖維和芳綸，主要是利用材料的強(qiáng)度和彈性模量。從強(qiáng)度方面，CBF的強(qiáng)度并不遜于碳纖維，且比芳綸高，雖然彈性模量不如碳纖維，但是在與樹(shù)脂的親合性上，CBF遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于碳纖維和芳綸，有效地改善了補(bǔ)強(qiáng)效果和補(bǔ)強(qiáng)材料的使用壽命。尤其是CBF用于橋梁和立柱纏繞加固，其效果與使用碳纖維沒(méi)有差異。這一重大發(fā)現(xiàn)是東南大學(xué)土木工程學(xué)院通過(guò)CBF與碳纖維在同等條件下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)后得到的。從性?xún)r(jià)比看，CBF的價(jià)格大大低于碳纖維和芳綸，所以CBF有極大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，是碳纖維和芳綸加固抗震補(bǔ)強(qiáng)材料的首選替代產(chǎn)品。它可廣泛用于梁、柱、板、墻等結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)，也可用于橋梁、隧道、水壩等其他土木工程的加固，尤其是抗震加固。初步的應(yīng)用研究證明，CBFRP（連續(xù)玄武巖纖維復(fù)合材料）的筋又是一種替代碳纖維、芳綸等連續(xù)纖維復(fù)合材料筋的新型建筑材料，可主要用于代替鋼筋，用于環(huán)境條件嚴(yán)酷的混凝土中，根本解決鋼筋銹蝕問(wèn)題，提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

土工領(lǐng)域

采用土工格柵對(duì)路面進(jìn)行加盤(pán)處理，已經(jīng)成為道路建設(shè)的一個(gè)研究方向。土工格柵的主要作用是抗疲勞開(kāi)裂、耐高溫車(chē)轍、抗低溫縮裂、延緩反射裂縫等。所以在高等級(jí)公路、大橋橋面、市政道路及機(jī)場(chǎng)路面等要求較高的道路工程廣泛應(yīng)用。目前，土工格柵材料主要是玻璃纖維和塑料兩大類(lèi)。CBF及其土工材料的各方面性能均好于以上兩種材料，主要優(yōu)點(diǎn)是：抗拉強(qiáng)度高、延伸率好；無(wú)長(zhǎng)期蠕變；熱穩(wěn)定性好；與瀝青混合料的相容性強(qiáng)；理化穩(wěn)定性好；耐低溫性好等。