[发明专利]一种根据原料成分预测连续玄武岩纤维拉伸强度的方法

说明书

本发明公开了一种根据原料成分预测连续玄武岩纤维拉伸强度的方法，该方法根据矿石中主要氧化物的质量分数初步确定原料能否用于生产连续玄武岩纤维；将玄武岩矿石经熔融工艺和纤维成型工艺，得到连续玄武岩纤维，根据计算矿石中Al₂O₃的质量分数，矿石中Al₂O₃/网络形成体质量比，Fe³⁺/ΣFe质量比的三个变量，进一步预测拉制得到连续玄武岩纤维的拉伸强度；测试单丝拉伸强度，对预测结果进行验证。本发明所述的的方法能够大大提高玄武岩选料的准确性，为连续玄武岩纤维的生产提供有效依据和判据，从而为生产高强度连续玄武岩纤维指明方向，减少因盲目实验引起的资源、能源浪费。

技术领域

本发明涉及一种根据原料成分预测连续玄武岩纤维拉伸强度的方法，属于连续玄武岩纤维制备技术领域。

背景技术

玄武岩纤维是以天然玄武岩矿石为原料，将矿石破碎后，加入熔窑中，于1450～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板快速拉制而成的连续纤维。在玄武岩纤维的生产过程中不需要添加任何助剂，也无污染废弃物产生，并且产品废弃后可直接排放入环境中，被誉为“21世纪新型绿色环保型纤维”。玄武岩纤维具有一系列优异的物理化学性质，主要包括：突出的力学性能，耐高温、耐腐蚀、化学稳定性好、吸湿性低、高热稳定性和高声电绝缘性等。以连续玄武岩纤维为增强体可制成各种性能优异的复合材料，广泛应用于航空航天、建筑、化工、医学、电子、农业等军工和民用领域。

玄武岩矿石是一种地下岩浆经过火山喷发或从地表裂隙溢出后凝结形成的火成岩，广泛分布于地球的每个角落。玄武岩矿石成分复杂，主要由二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钠、氧化钙、二氧化钛等多种氧化物组成。玄武岩矿石的成分会受到地域的影响，并不是所有的玄武岩矿石都适合拉丝，玄武岩纤维性能好坏很大程度上取决于原料的一些物理化学性质和生产加工工艺。因此，有必要对用于生产连续玄武岩纤维的矿石进行筛选，如中国发明专利公开号：CN 97199852.3提出了一种制造玄武岩纤维的方法，玄武岩矿石熔化后得到具有以下各基本组分关系的玻璃组成：

但是上述组成关系仅为适合拉丝的矿石基本组成，仅满足该要求不一定能得到高强度的连续玄武岩纤维。连续玄武岩纤维的拉伸强度受原料中某些特定成分的影响很大，在满足拉丝要求的基础上，可根据这些变量预测连续玄武岩纤维的拉伸强度。

鉴于此，本发明提供了一种根据原料成分预测连续玄武岩纤维拉伸强度的方法。

发明内容

本发明目的在于，提供一种根据原料成分预测连续玄武岩纤维拉伸强度的方法，该方法首先，根据矿石中主要氧化物的质量分数初步确定原料能否用于生产连续玄武岩纤维；其次，将玄武岩矿石经熔融工艺和纤维成型工艺，得到连续玄武岩纤维，根据计算矿石中Al₂O₃的质量分数，矿石中Al₂O₃/网络形成体质量比，Fe³⁺/ΣFe质量比的三个变量，进一步预测拉制得到连续玄武岩纤维的拉伸强度；最后，测试单丝拉伸强度，对预测结果进行验证。本发明所述的的方法能够大大提高玄武岩选料的准确性，为连续玄武岩纤维的生产提供有效依据和判据，从而为生产高强度连续玄武岩纤维指明方向，减少因盲目实验引起的资源、能源浪费。

本发明所述的一种根据原料成分预测连续玄武岩纤维拉伸强度的方法，其特征在于按下列步骤进行：