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新疆理化所在玄武岩纖維專用浸潤劑研究領域取得重要進展
2019-11-22 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  玄武岩纖維是一種以玄武岩礦石爲原料,通過熔融、拉絲和塗覆浸潤劑後制成的高性能纖維材料。浸潤劑是玄武岩纖維生産中必不可少的材料,其主要作用是促進纖維的集束性以減少散絲和斷絲、防止纖維表面靜電積累、改善纖維與不同基體(包括水泥、高分子等)之間的相互作用。國內玄武岩纖維廠家使用的浸潤劑多源于玻璃纖維浸潤劑配方,缺乏浸潤劑類型和組成對纖維力學性能、成絲性等參數的系統指導。 

  針對上述不足,中科院新疆理化所與貴州中科玄武岩纖維材料創新孵化研究院有限公司合作,開展功能型玄武岩纖維專用浸潤劑的研發和示範應用研究。團隊成員針對目前國內玄武岩纖維用浸潤劑配方單一、性能不穩定、成膜性差等不足,采用優化的田口方法(Taguchi Method)並結合浸潤劑中各組分間物理、化學作用機理,設計開發出具有多功能性質的浸潤劑(圖1);系統研究了浸潤劑的表面性質、在纖維表面的擴展以及二者之間的粘附行爲,明確了不同條件下浸潤劑的成膜性、粘度、分散穩定性、水溶性、表面能等關鍵控制因素;采用定制的纖維上漿線對玄武岩纖維進行浸潤劑塗覆,並通過比較塗覆浸潤劑前後單絲和束纖維性能的變化,評價了不同浸潤劑對纖維力學、電學等宏觀性能的提升效果。

  在此研究基礎上,項目研發團隊與貴州石鑫玄武岩纖維有限公司合作,利用該公司玄武岩纖維拉絲裝置,開展浸潤劑塗覆纖維的現場實驗,在優化實驗室6個配方的基礎上完成了玄武岩纖維的批量塗覆,並對所得纖維的性能進行了測試。研究結果表明:研究團隊開發的XJIPC-2#浸潤劑可有效提高玄武岩纖維的力學性能:可使直徑17微米的玄武岩纖維單絲強度提升30%、絲束拉伸強度提升235%。該成果爲企業通過科技手段提升産品性能提供了技術支撐,也有力助推了中科院的科技扶貧工作:近期白春禮院長率隊到貴州水城縣調研定點扶貧工作,聽取了項目負責人的彙報(圖2),對所取得的成績給予肯定,並鼓勵團隊人員爲當地玄武岩纖維産業發展提供更多的科技支持。

  相關科研成果已申請國家專利5項,項目負責人馬鵬程研究員應邀于20191016-18日在南京/衡水舉辦的“第一屆國際玄武岩纖維及複合材料大會”上作邀請報告,介紹了科研團隊在玄武岩纖維及其浸潤劑研究領域的最新成果。

 

圖1現場塗覆試驗情況

2、項目負責人馬鵬程研究員(右二)向白春禮院長彙報項目情況

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