[发明专利]一种高耐碱性玄武岩纤维组合物及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及玄武岩纤维材料领域，具体来说，涉及一种高耐碱性玄武岩纤维组合物及其应用方法。

背景技术

连续玄武岩纤维(Continuous Basalt Fibre简称CBF或BF)是以天然玄武岩矿石为原料，在1500℃左右高温熔融后，经铂铑合金漏板成型，由拉丝机高速拉制连续几万米不断而得到的纤维。连续玄武岩纤维是一种新型的环保型无机纤维材料，具有轻质高强、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、绝热隔音等优异性能。是继碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维之后的又一种高技术纤维，在航天航空、汽车船舶、土建交通、能源环境、化工消防、国防军工等领域具有用途广泛。尤其是在建筑领域中，作为水泥的新型增强材料，并与水泥、混凝土具有很好的相容性，可有效增强水泥基材料的强度和抗裂性能。

由于经济发展的需要，各国大兴土木建设，在建筑业中需要大量的纤维增强水泥基复合材料。然而水泥是一种碱性物质，水泥基材料内部终身都是处于碱性环境下，因此需要纤维有良好的耐碱性能。耐碱玻璃纤维耐碱性能优异，但是价格昂贵，不适合在土建领域大规模使用，玄武岩纤维成本低廉，自身耐碱性能较好，但是仍需要进一步提高才能满足土建领域的多种增强需求。

耐碱性玄武岩纤维的研发也有相关报道，专利CN98114321.0提供了一种耐碱玄武岩纤维制造方法，采用玄武岩、锆英石和萤石等矿石粉末为原料，经熔融、拉丝工艺制备得到连续玄武岩纤维。此专利中SiO₂与Al₂O₃的含量之和较高，耐碱性能并不理想，其报道数据为：经100℃的Ca(OH)₂饱和溶液浸泡4小时后其纤维抗拉强度＞800MPa，单丝强度保留率＞75％。另外，此专利中采用了萤石为原料，在纤维生产过程中会分解产生含氟气体，污染空气，对周围生物的生长造成危害。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种高耐碱性玄武岩纤维组合物，通过调整玄武岩纤维的成分含量及相互比例关系，制备具有较好力学性能和耐碱性的玄武岩纤维。同时，还提供该玄武岩纤维组合物的应用方法，该应用方法将玄武岩纤维组合物应用到复合材料中，提高复合材料的耐碱性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高耐碱性玄武岩纤维组合物，所述的玄武岩纤维组合物按重量百分比，由以下组分组成：

SiO₂：48～60.5％，

Al₂O₃：2.5～7.5％，

MgO：0.5～4.8％，

CaO：9.35～15.5％，

Fe₂O₃+FeO：8～15％，

K₂O：1～4.5％，

Na₂O：3～6％，

TiO₂：1～3％，

ZrO₂：3.5～9.5％，

CeO₂：0.5～1.3％。

进一步，所述的玄武岩纤维组合物按照重量百分比，由以下组分组成：

SiO₂：58.2～60.5％，

Al₂O₃：2.5～4.8％，

MgO：0.5～0.95％，

CaO：9.8～13.8％，

Fe₂O₃+FeO：8.73～15％，

K₂O：1～3.21％，

Na₂O：3～3.77％，

TiO₂：1～3％，

ZrO₂：3.5～5.71％，

CeO₂：0.91～1.3％。

进一步，所述的SiO₂和Al₂O₃的重量百分比之和小于或等于63％。

进一步，所述的(K₂O+Na₂O)/ZrO₂比例为0.75—1.28。