[发明专利]一种连续玄武岩纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种连续玄武岩纤维的制备方法，本发明方法是在玄武岩中添加还原剂，并在保护气体中将玄武岩中的铁的氧化物还原成铁单质，并将其除去，从而在玄武岩纤维拉伸时，不会再有铁的氧化物在纤维表面析出结晶造成应力集中，导致玄武岩纤维断裂的缺陷，从而制备得到连续玄武岩纤维，本发明方法工艺简单、效果显著，适合大规模工业化生产，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及玄武岩纤维材料领域，具体涉及一种连续玄武岩纤维的制备方法。

背景技术

玄武岩纤维是一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料，是未来我国重点发展的四大高性能纤维之一，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过纺丝工艺制备而成的。玄武岩连续纤维不仅稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能，而且，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。

玄武岩属于非晶材料，具有刚性大、内应力大、熔点高的特点，尤其是玄武岩中还含有较多的铁氧化物，在玄武岩纤维冷却固化时，容易在纤维表面结晶析出，从而使拉伸应力集中在纤维表面，造成纤维在拉伸过程中易断裂，难以一次性拉伸获得连续的超细玄武岩纤维。现有技术为了获得连续的超细玄武岩纤维，对玄武岩纤维进行二次加热拉伸，不仅浪费了大量能源，增加了生产成本，而且工艺复杂，条件控制困难，得到的连续玄武岩纤维质量不稳定，影响玄武岩纤维的应用和发展。

中国专利公开号CN102786220A公开了一种超细玄武岩连续纤维的生产方法，该方法是采用无机酸将玄武岩矿石中的铁除去，虽然有效降低了玄武岩中铁的含量，降低了铁在纤维表面结晶析出造成拉伸时断裂的概率，但无机酸在除去铁的同时，也会除去部分铝，从而造成玄武岩中铝含量降低，玄武岩纤维的韧性降低，脆性更大，不利于玄武岩纤维的应用。

综上所述，目前还没有一种能够有效改善玄武岩纤维在拉伸过程中易断裂的方法，从而得到连续玄武岩纤维材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的玄武岩纤维在拉伸过程中易断裂的缺陷，提供一种连续玄武岩纤维的制备方法。该方法显著的降低了玄武岩纤维在拉伸过程断裂的概率，并增加了玄武岩纤维的韧性和断裂伸长率，能够通过一次拉伸得到连续的超细玄武岩纤维材料，有利于玄武岩纤维的应用和发展。

为了实现上述发明目的，本发明提出了一种连续玄武岩纤维的制备方法，该方法是在玄武岩中添加还原剂，并在保护气体中将玄武岩中的铁的氧化物还原成铁单质，并将其除去，从而在玄武岩纤维拉伸时，不会再有铁的氧化物在纤维表面析出结晶造成应力集中，导致玄武岩纤维断裂的缺陷。

本发明一种连续玄武岩纤维的制备方法，其具体制备步骤如下：

1）将玄武岩矿石浸入水池中，进行冲洗，除去表面可能附着的杂质，然后取出晾干，将晾干的玄武岩矿石用粉碎机进行粉碎处理，细度为0.1-4.0mm，得到玄武岩矿石粉体；

2）将步骤1)得到玄武岩矿石粉体与还原剂进行球磨混合1-2h，混合均匀后出料，得到混合粉体；

3）将步骤2)得到混合粉体加入到窑炉内，通入保护气体，排出空气，使混合粉体在保护气体的气氛中升温至1500-1600℃，在玄武岩粉体完全熔融后，保持温度10-20min，待还原剂将玄武岩中的铁的氧化物完全还原成铁单质后，降低熔液温度到1250-1400℃，铁单质析出凝固成颗粒，悬浮在玄武岩熔液中，形成铁-玄武岩悬浮熔液；

4）将步骤3）得到的铁-玄武岩悬浮熔液中的铁颗粒除去，得到纺丝熔液；

5）将步骤4)得到的纺丝熔液用带孔的铂铑合金拉丝漏板进行拉丝，得到玄武岩纤维原丝；