Новости компании Вопросы и ответы
Галерея Статьи и публикации
Главная страница / Статьи и публикации / Свойства базальтовых волокон и базальтопластиков

 Свойства базальтовых волокон и базальтопластиков 

 

 

Среди новых эффективных строительных материалов особенно перспективны стеклопластики. Как наполнитель при производстве стеклопластиков используется штапельные и непрерывные (короткие и длинные) стеклянные волокна, имеющие высокие физико-механические свойства.

При производстве конструкционных стеклопластиков применяют бесщелочное алюмоборосиликатное стекло. Однако, в состав этого стекла входит дефицитный и дорогостоящий бор. Поэтому важной проблемой является уменьшение содержания в бесщелочном алюмоборосиликатном стекле борной кислоты без ухудшения его варочных и выработочных свойств.

Пригодным сырьем для производства волокна являются основные горные породы базальтов, диабазов и амфиболитов, которые широко распростанены на территории СНГ.

Сравнительно невысокая температура плавления ( около 1450ºС) дает возможность использовать эти породы для получения непрерывного базальтового волокна по упрощенной технологической схеме, включающей приготовление шихты. Плавление пород происходит без стадии силикато-стеклообразования и осветления.

В таблице 1 приведены физико-химические свойства базальтовых непрерывных волокон в сравнении со стеклянными волокнами алюмоборосиликатного состава.

 

Таблица 1

Показатели

Базальтовое волокно

Стеклянное волокно

Диаметр, мк

9-12

9-12

Предел прочности при растяжении, кг/мм2

220-250

200-250

Модуль упругости при растяжении, кг/мм2

10000

7000

Температура размягчения, °С

700

600

Химическая стойкость,%

Н2О
NaOH 0,5 н
NaOH 2 н
НСl 2 н


99,6
98
86,4
88,0


99,3
85
49,3
54,0

Гигроскопичность, %

0,5

1-3

Паростойкость

до 20 ат

до 11 ат

 

Базальтовое волокно превосходит стеклянное волокно по модулю упругости (в 1,5 раза), температуростойкостью ( на 100°С), кислото-, щелоче- и паростойкостью. Прочность на разрыв базальтовых волокон, также как и стеклянных, достаточно высокая и составляет 220-250 кг/мм2. Гигроскопичность, то есть количество адсорбированной влаги при относительной влажности воздуха 95-98%, базальтовых волокон ниже, чем - у стеклянных, и не превышает 0,5%.

Благодаря указанным свойствам базальтовые волокна являются эффективным заменителем стеклянных бесщелочных волокон алюмоборосиликатного состава и могут быть использованы как наполнитель при производстве армированных пластиков - базальтопластиков.

 

Схема получения базальтопластиковых профильных изделий методом пультрузии ( непрерывной протяжки ): 1 - шпулярник с бухтами ровинга; 2 - камера сушки ровинга; 3 - ванна пропитки ровинга связующим; 4 - формующая фильера; 5 - камеры полимеризации; 6 - тянущее устройство; 7 - базальтопластиковый профиль.

 

Из базальтового волокна получены ровинговые ткани толщиной 0,6 мм и 0,7 мм и базальтопластики на их основе. Основные физико-механические свойства базальтопластика на основе ровинговых тканей и полиэфирной смолы приведены в таблице 2.

 

Таблица 2

Показатели

Базальтопластик (на основе ткани 0,6 мм)

Базальтопластик (на основе ткани 0,7 мм)

Предел прочности, кг/см2
при растяжении
при сжатии
при статическом изгибе


2700
700
1650


2850
950
2000

Удельная ударная вязкость, кг*см/см2

320

340

Модуль упругости при растяжении, кг/см2

1,8*105

1,9*105

 

При производстве базальтопластиков на основе ровинговых тканей необходимы промежуточные процессы ткацкой переработки волокон. В связи с этим представляет интерес производство базальтопластиков с нетканой ориентированной структурой.

При производстве ориентированных базальтопластиков исключается процесс ткачества, а таким образом возникает возможность создания поточных механизированных технологических процессов.

Одним из наиболее перспективных способов производства ориентированных базальтопластиков является непрерывное формование из однонаправленных волокон ( ровингов).

Этот способ был применен для производства профильных базальтопластиков круглого сечения диаметром 6, 8, 10 и 12 мм. Стержни получали непрерывным методом на установке по производству профильных базальтопластиков (см. схему выше).

Базальтовый ровинг на прямых замасливателях, который сматывается с бухт, установленных на шпулярнике, поступает в камеру сушки, а затем в ванну для пропитки связующим. После этого пропитанный ровинг поступает в формующую фильеру, из которой выходит сформованный базальтопластиковый профиль заданного сечения. Окончательная полимеризация профиля происходит в камерах полимеризации. Протяжка профиля производится тянущим устройством. Затем готовый профиль режут на отрезки заданной длины или сматывают в бухты.

В качестве пропиточного раствора используется эпокси-полиэфирное связующее.

Формование профиля при скорости протяжки 0,4-0,8 м/мин и полимеризация эпокси-полиэфирного связующего происходит в камерах по зонам при такой температуре, °С : 1 зона - 100; 2 зона - 130; 3 зона - 150; 4 зона - 160; 5 зона - 140; 6 зона - 130; 7 зона - 100; 8 зона - 80.

Длина формующего канала фильеры 900 мм.

 

Основные физико-механические свойства базальтопластикового профиля круглого сечения диаметром 8 мм такие:

Предел прочности:

 

при изгибе, кг/см2
при сжатии, кг/см2
при растяжении, кг/см2

7660
3700
10600

Модуль упругости при сжатии, кг/см2
Удельная ударная вязкость, кг*см/см2
Водопоглощение, %

6,2*105
600
0,04

 

Таким образом, благодаря своим высоким физико-механическим свойствам профильный базальтопластик можно будет широко применять как конструкционный материал в строительстве для изготовления каркасов легких стеновых и кровельных панелей, труб, профилей различного сечения, рациональных специфических конструкций и деталей, как арматуру при производстве базальтобетона с дальнейшим применением его в химической промышленности.