山西科技
文章编号：１００４—６４２９（２０１４）Ｏｌ—００８７—０４
ＳＨＡＮＸＩＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤ７ＩＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０１４年第２９卷第ｌ期
收稿日期：２０１３—０６—２８
连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维的
对比及其特性概述
刘学慧
（太原钢铁（集团）有限公司新材料事业管理部，山西太原，０３０００３）
摘要：连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维等都属于高性能纤维。通过对连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维的详细对比，列出了连续玄武岩纤维的主要优缺点，并得出连续玄武岩纤维是一种生产原料丰富、生产工艺简介、综合性能优异且性价比较高的新型高性能纤维的结论。
关键词：连续玄武岩纤维；碳纤维；芳纶；玻璃纤维中图分类号：ＴＢ３３４
文献标识码：Ａ
连续玄武岩纤维是一种新出现的新型高性能无机纤维材料，是由主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化
钛等氧化物的天然玄武岩石料，经高温熔融后拉丝而成的纤维。为了进一步了解它的优越性，本文将把连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维进行对比，为了叙述方便，以下将“碳纤维、芳纶、玻璃纤维”简称为“其他纤维”。
成分是碳，约占９０％以上，其余为氮、氧、氢。１．１．３芳纶纤维（ＡＦ）
芳纶全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”，芳纶纤维是芳香族聚酰胺类纤维的统称，国外商品牌号叫做凯芙拉纤维，我国命名为芳纶纤维。芳纶纤维具有质量轻、高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱、
良好的绝缘性、抗老化、生命周期长等优点，但芳纶纤维抗紫外线
能力差。芳纶纤维按分子结构可分为３种类型：对位芳香族聚酰胺纤维（芳纶１４１４）、间位芳香族聚酰胺纤维（芳纶１３１３）和芳香族聚酰胺共聚纤维。芳纶纤维的主要成分是二氧化硅（５０％一６８％）、氧化铝（１３％。１５％），其余为氧化钙、氧化硼、氧化镁等。１．１．４玻璃纤维（ＧＦ）
玻璃纤维是一种纤维状的玻璃材料，是由玻璃球或废旧玻璃经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造而成的。玻璃纤维具有强度高、不燃、耐腐蚀、隔热、隔音、电绝缘性好、比有机纤维耐温高、吸水少等优点，但玻璃纤维性脆、耐磨性较差。玻璃纤维按照成分不同主要分为：无碱（Ｅ）玻璃纤维（氧化钠０—２％）、中碱
１连续玄武岩纤维与其他纤维的对比
１．１连续玄武岩纤维与其他纤维的概念对比１．１．１连续玄武岩纤维（ＣＢＦ）
连续玄武岩纤维是一种新出现的新型高性能无机纤维材料，是由主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物的天然玄武岩石料，经高温熔融后拉丝而成的纤维。连续玄武岩纤维具有稳定性好、电绝缘性好、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等优点，综合性能优良，原料成本低廉，天然环保，性价比高，在很大程度上可代替玻璃纤维，也是碳纤维的低价替代品。
但由于天然玄武岩成分的差异致使连续玄武岩纤维性能的稳定
性较差。另外，连续玄武岩纤维密度较大、纤维较脆、服用性较差。连续玄武岩纤维的主要成分是碳，约占９０％以上，其余为氮、氢。
１．１．２碳纤维（ＣＦ）
碳纤维是纤维状的碳材料，其化学组成中的碳元素约占９０％以上。碳纤维是一种高新技术产品，它既具有碳素材料的固有本性，又具有金属材料的导电和导热性、陶瓷材料的耐热和耐蚀性、纺织纤维的柔软可纺织性、高分子材料的轻质和易加工性。碳纤维虽然具有质量轻、高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、导电、导热的优良特性，但是碳纤维抗氧化性较差，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。碳纤维工业化产品按其生产原料主要分为聚丙烯腈基碳纤维、黏胶基碳纤维和沥青基碳纤维三类，其中聚丙烯腈基碳纤维是当今世界碳纤维发展的主流，约占世界碳纤维市场的８０％。碳纤维主要
（Ｃ）玻璃纤维（氧化钠８％～１２％）、高碱（Ａ）玻璃纤维（氧化钠１３％
以上）、特种玻璃纤维（例如高强（Ｓ）玻璃纤维）等。玻璃纤维的主要成分有二氧化硅（４５％～６０％）、氧化铝（１２％～１９％），其余为氧化钙、氧化钠、氧化铁和二氧化钛等，成分类似于玻璃纤维。１．２连续玄武岩纤维与其他纤维的生产工艺对比
（１）连续玄武岩纤维的原理及主要工艺流程。原理是池窑拉丝法（高温熔融＋拉丝）；生产工艺为玄武岩矿石经粉碎、高温熔融、编纺、抽丝、牵伸、上油等工艺制成，详情见图ｌ［１］。
（２）碳纤维的原理及主要工艺流程。原理是湿法（聚合＋纺丝＋碳化）；生产工艺为丙烯腈（黏胶或沥青等）与有机溶剂聚合形成聚合原液后经过氧化、碳化制成碳纤维，详情见图２。
（３）芳纶纤维的原理及主要工艺流程。原理是于喷一湿纺法
（聚合＋纺丝＋热处理）；芳纶１４１４的生产工艺是对苯二胺（ＰＰＤ）和对苯二甲酰氯（ｒＩＰＣ）或对苯二甲酸（ＴＰＡ）在缩聚溶剂中缩聚，然后经过纤维成型技术后经过水洗、拉伸、干燥制得成品，详情
Ｒ７
刘学慧连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维的对比及其特性概述
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２
ｌ一料仓；２一喂料器；３一提升输送机；４一定量下料器；５一原
料初级熔化带；卜天然气喷嘴；７一二级熔制带（前炉）；８一铂铑合金漏板；９一施加浸润剂；ｌ卜集束器；１１一纤维张紧
器：１２一自动卷丝机
图１连续玄武岩纤维工艺流程图
丙烯腈
碳纤维
图２碳纤维工艺流程图
见图３。
（４）玻璃纤维的原理及主要工艺流程。原理是池窑拉丝法高温熔融＋拉丝；生产工艺是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制得玻璃纤维，详情见图４。１．３连续玄武岩纤维与其他纤维产品性能对比
连续玄武岩纤维与其他纤维产品性能对比见表１。１．４连续玄武岩纤维与其他纤维产品市场应用情况对比
连续玄武岩纤维与其他纤维产品市场应用情况对比见表２。
２连续玄武岩纤维（ＣＢＦ）的特点
（１）原材料资源丰富，原料成本低廉，环保。我国优质的火山岩矿石资源十分丰富，对玄武岩的实际调查表明，在我国的四川、云南、湖南、黑龙江、辽宁、河北、山西、江苏、安徽、浙江、贵州、新疆、海南等省都有适合生产玄武岩连续纤维的玄武岩纤维［２］。原料价格远低于生产其他种类的高性能纤维的原料。影响成本的主要因素是拉丝用铂铑合金漏板消耗、池窑设备消耗、生产效率和成品率等。生产连续玄武岩纤维的原料取自于天然的玄武岩，
８８
图３芳纶纤维工艺流程图
加水清洗喷灯引火预热
图４玻璃纤维工艺流程图
表１连续玄武岩纤维与其他纤维产品性能对比
性能连续玄武岩纤维
碳纤维
芳纶纤维
Ｅ玻纤
密度／（ｇ・ｃｍ４）２．６～２．８１．７～２．２
１．４９
２．５～２．６使用温度，℃一２６０～８８０
最高２０００
最高２５０
一６０～３５０热传导系数
０．０３４～
，（Ｗ，ｍ・Ｋ）Ｏ．０３ｌ～０．０３８
５～１８５
Ｏ．０４～Ｏ．１３
０．０４０
比体积电阻
１×１０１２２×ｌＯ＿５３ｘ１０１３１×１０１１
／（ｎ・ｍ）
吸音系数，％０．９～Ｏ．９９Ｏ．８～Ｏ．９３弹性模量，ＧＰａ７９．３～９３．１２３０～６００７０～１４０７２．５～７５．５抗拉强度
３０００一３５００一２９００～３１００—，ＭＰａ
４８４０６ｏｏＯ３４００３８００单丝直径，“ｍ９～２５５～ｌＯ５一１５１０～３０断裂伸长率，％
１．５～３．２
１．３～２．Ｏ
２．８～３．６
２．７～３．Ｏ
刘学慧连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维的对比及其特性概述
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表２连续玄武岩纤维与其他纤维产品市场应用情况对比
项目
碳纤维（ＣＦ）
芳纶（ＡＦ）
烟台氨纶、广东彩艳、上海东０００讹
玻璃纤维（ＧＦ）浙江巨石、重庆国际和泰山９０万妇
玄武岩纤维（ＢＦ）
吉林化纤、威海拓展、中复神鹰、吉
国内主要生研高科、大连兴科、安徽首文、兰州产厂家
浙江石金、四川航天拓鑫、辽宁阜新矿
业、牡丹江金石、山西巴塞奥特、横店集团上海俄金等。单厂产能１００
ｌ０００ｔ／ａ
ｔ，ａ～
中凯工贸等。单厂产能１００协ｌ
ｔ，ａ
Ｏｏｏ
华大学等。单厂产能１０００妇一玻纤等。单厂产能４０万妇～
５
中国产能或产量世界产量或产能
产能８年）
５４２
ｔ，产量２
０００
ｔ（２０１１
芳纶１３１３产能８６００ｔ，芳纶１４１４产能２０００ｔ（２０１１年）芳纶１３１３产能３．２万ｔ，芳纶１４１４产能６．５万ｔ（２０１１年）
产量２７９万ｔ（２０１１年）产量３Ｏｏｏｔ，产能４０００ｔ（２０１１年）
产能５万ｔ，９万ｔ（２０１１年）产量４８９万ｔ（２０“年）产量６５００ｔ（２０１１年）
Ｅ级玻纤：Ｏ．６万元／ｔ～０．９万
国内售价
Ｂ００：ｌ万元，ｔ一３０万元／ｔ
芳纶１３１３：１万元，ｔ～１４万元，ｔ。Ｃ级玻纤：０．４万元，ｔ～
元／ｔ，芳纶１４１４：１７万元，ｔ～Ｏ．７万元，ｔ，Ｓ级玻纤０．８万３万歹百ｔ４万元，ｔ２７万元，ｔ
鸭００：２００万元『ｔ枷Ｏ万元以
司卜１．１万元，ｔ，Ａ级玻纤
１．４万元，ｔ～２．Ｏ万元＾
中国需求８０００卜９０００ｔ（２０１０年）
芳纶１３１３：ｌ万ｔ（２０１１年）芳纶１４１４：５
０００
ｔ（加１１年）
１９６万ｔ（２００９年）
增强材料、电绝缘材料、耐热绝热材料、光导材料、耐蚀材料和过滤材料等
高温隔热材料、密封材料、功能材
主要用途
料（导电、耐腐蚀等）、结构材料、炭及石墨材料、电池基材、建筑材料
增强材料、补强材料、耐热材料等
防火隔热材料、高温过滤材料、增强材料、耐热介电材料
轮胎帘子线４３％，复合材料用于制备增强热固性、热塑
体育３０％，航空航天ｌＯ％，工业３１％，绳索类和防弹衣性塑料７０％～７５％，其余
应用领域
６０％。我国碳纤维中８５％的消费用于体育休闲用品领域
１７．５％，其他８．５％。制成树脂２５％～３０％被大量应用于印基增强塑料在航空航天方面刷电路板、风电叶片、过滤的应用仅次于碳纤维
网等的制造
用于消防服阻燃隔热面料层，防火卷帘、灭火毯等消防材料，在房屋、桥梁、道路、飞机跑道等建筑领域起到加固
补强、防渗抗裂、延长建筑使用寿命
因为玄武岩是火山喷发出的岩浆冷却后凝固而成的，因此玄武
岩不仅具有很高的化学稳定性和热稳定性，还不含对人类健康有害的成分。根据连续玄武岩生产工艺分析生产过程环保，无有
高性能纤维都难以比拟的。３结论
通过４种高性能纤维的对比，我们不难看出连续玄武岩纤维作为一种新型的高性能材料，生产工艺简单，综合性能优异，性价
害气体和废渣。有资料显示，一般情况下１．０５ｔ玄武岩矿石就可
以生产１ｔ连续玄武岩纤维。
（２）生产工艺流程短，生产过程耗能低，技术难度高。连续玄
武岩纤维的主流生产工艺采用“一步法”，即：投料一熔化一拉
比相对较高，是一种值得关注与大力发展的新材料。此外，连续玄武岩纤维的生产原料来源广泛且廉价，可促进我国矿产资源的合
理开发和高附加值的应用，符合国家的产业政策，是一种低投入、高产出、低能耗、少排放、能循环、可持续发展的资源节约型、环境友好型的新材料【３】。连续玄武岩纤维是我国唯一不落后且处于世
丝一成纤，工艺流程短，能耗低，生产过程不需要人工配料，生产工艺简洁。但生产连续玄武岩纤维的技术难度高，因为纯天然玄
武岩熔体导热性差，可控制的成纤黏度范围窄，对天然玄武岩矿
石矿物相和成分比例有着严格的筛选条件。
（３）虽然产品单项性能一般，但综合性能优异，应用广，性价比高。虽然从单一的纤维力学性能或化学性能来看都能找到比连续玄武岩纤维更强的高性能纤维，但如果将各种高性能纤维的诸多性能进行综合考量，没有哪一种纤维能够比得上连续玄武岩纤维。如将连续玄武岩纤维用于增强水泥混凝土和沥青混
界前列的新型高技术纤维，因此，发展连续玄武岩纤维是符合我国国情的，也是国家新材料事业大力发展的需要。相信不久的将
来我国将迎来连续玄武岩纤维产业蓬勃发展的春天。
参考文献
［１］
ＤｅｎｉｓｏｖＧＡ，ＧｕｒｅｖＶＶ，Ｎｅｐｍｓｌｌｉｎ
ＥＩ，ｅｔａ１．Ｕｎｉｔｆｏｒ
ｐｍｄｕｃｔｉｏｎｏｆｍｉｎｅｒａｌ１０ｗ—ｍｅｌｔｉｎｇｍｅｌｔｓｏｆｓｕｐｅｒ—ｔｌｌｉｎｂ船ａｌｔ矗ｂｅｒ：Ｒｕ
凝土，与树脂复合制成复合筋替代钢筋，甚至可以替代碳纤维制成玄武岩纤维片材等，在房屋、桥梁、高速公路、城市高架道路、
飞机跑道、海港码头、地铁隧道、沿海防护工程、核电站设施、军
Ｐａｔ，２２１７３９２［Ｐ］．２００３．
［２］谢尔盖．玄武岩纤维的特性及其在中国的应用前景［Ｊ］．玻璃纤维，２００５（４）：５７—６０．
事设施等建筑领域起到加固补强、防渗抗裂、延长建筑使用寿命
的作用。另外，连续玄武岩纤维优良的阻燃隔热性能，可以用作消防服阻燃隔热面料层和防火卷帘、灭火毯的消防材料等。有资料显示，短切的连续玄武岩纤维掺人沥青混合料可以显著提高路面抗车辙能力５０％以上，延长高速公路的养护周期，降低综合成本。综上所述，连续玄武岩纤维优良的性价比是其他任何一种
［３］胡显奇戒国连续玄武岩纤维的进展及发展建议［Ｊ］．高科技
纤维与应用，２００８（６）：１２—１８；３８．
（责任编辑：李敏）
第一作者简介：刘学慧，女，１９８２年２月生，２００６年毕业于中国石油大学（华东），工程师，太原钢铁（集团）有限公司新材料事业管理部，山西省太原市尖草坪区２号，０３０００３．
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山西科技
文章编号：１００４一“２９（２０１４）０ｌ—００９０—０３
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２０１４年第２９卷第ｌ期
收稿日期：２０１３—０ｒ７—２５
高效空气过滤器安装检漏方法的实验研究
王秀山
（山西紫通建筑工程有限公司，山西太原，０３００１２）
摘要：介绍了洁净室高效空气过滤器安装检漏的重要性，对《洁净室施工及验收规范》（ＧＢ５０５９ｌ一２０１０）中有关高效空气过滤器安装捡漏的可行性进行了分析，提出了
易于实施的检漏方案，主要强调对高效空气过滤器本身的检漏与对其边框的检漏应分
开进行，以防止对净化空调系统的污染。
关键词：高效空气过滤器；安装检漏；洁净室；洁净度中图分类号：Ｘ７０１
文献标识码：Ａ
在山西大学量子光学实验楼洁净实验室建造前期，笔者为
调专业方面的工程技术人员组成攻关小组，对高效空气过滤器
的安装检漏进行了实验研究，取得了满意的效果。
了使建造管理工作有的放矢、有效进行，阅读了大量净化空调方
面的书籍，并多次走出去、请进来，向专业技术人员咨询有关洁净室建造方面的技术。在学习过程中，领悟到洁净实验室的建造是一项系统工程，设计、施工及管理等每个环节都应认真对待，哪个环节出了问题，都不可能建造出符合要求的洁净实验室。设计方案再好，如果安装施工出现漏洞，肯定不会达标。单就洁净
ｌ与《规范》编者的商榷
《规范》附录Ｄ高效空气过滤器现场扫描检漏方法中：
“Ｄ．１．１对送、排（回）风高效空气过滤器的现场检漏，应采用
扫描法在过滤器与安装框架接触面、过滤器边框与滤纸接触面以及其全部滤芯出风面上进行。
实验室的其中一项指标——“洁净度”而言，它与施工质量有很大的关系。在量子光学实验楼中有１５问洁净实验室，其中：有１
间洁净实验室洁净度要求１００级（Ｆ＇Ｓ２０９Ｅ），其他的洁净实验室洁净度要求ｌ０００级（Ｆｓ２０９Ｅ）。而１００级洁净度，对≥０．５¨ｍ室内空气中的微粒个数必须满足不大于３．５粒／Ｌ；１０００级洁净度，对≥０．５仙ｍ室内空气中的微粒个数又必须满足不大于３５粒／Ｌ。
Ｄ．１．２扫描法可分为有光度计法和光学粒子计数器法。检漏
应优先选用粒子计数器法。
Ｄ．１．４……粒子计数器法检漏气溶胶除Ｄ．２中光度计法采用的气溶胶外，还可采用聚苯乙烯乳胶球（ＰｓＬ）和大气尘。
Ｄ．２．２在同一送风面上安有多台过滤器时，在结构允许的情
要想达到这一要求，洁净空调系统的最后一道关——高效空气
过滤器送风口非常关键，若高效空气过滤器本身泄漏或其安装边框泄漏，都不可能达到所要求的洁净度。因此，除了订购合格
况下，宜用每次只暴露１台过滤器的方法进行测定。
Ｄ．２．３当几台或全部过滤器必须同时暴露在气溶胶中时，为
了对所有过滤器造成均匀混合，宜在风机吸入端或这些过滤器前方支管中引入检漏用气溶胶，并立即在受检过滤器的正前方测定上风侧浓度。
的高效过滤器外，洁净室的质量关键还在于安装边框的密封性，
而安装边框的严密性又与安装技术及检验密封性（即检漏）的方法有重大关系。
笔者在学习《洁净室施工及验收规范》（ＧＢ５０５９１—２０ｌｏ）（以下简称《规范》）时发现，高效空气过滤器安装检漏的方法不太科学，甚至会对净化空调系统造成污染。为此，笔者与净化空
Ｄ．３．３高效过滤器上游浓度及采样流率应符合表Ｄ．３．３的规
定。如上游浓度达不到规定要求时应采用适当措施，增加上游浓度。当用大气尘检漏时，可采用短路新风机组或对每一台高效过滤器进风面用气泵引入室外空气等方法。
Ｏｖｅｒ订ｅｗｏｆｔｈｅＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆ
ＣＢＦ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏ瑚Ｂ嬲小Ｆｉｂｅｒ）ｗｉｔｈＣＦ（Ｃａｒｂｏｎ
ＰｒｏｐｅｒＨｅｓ
６ｂｅｒ），ＡＦ（ＡｒａｍｉｄＦｉｂｅｒ）ａｎｄＧＦ（ＧｌａｓｓＦｉｂｅｒ）ａｎｄＴｈｅｉｒ
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ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ｃＢＦ，ｃＦ，ＡＦａＩｌｄＧＦｂｅｌｏｎｇＡＦａｎｄＧＦ，ｔｈｉｓｈｉｇｈ
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ｒａｗｍａｔｅｒｉａ王ｓ，ｓｉｍｐｌｅｐｍｄｕｃｔｉｏｎｐｍｃｅｓｓａｎｄｅｘｃｅＵｅｎｔｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉＶｅ
ｎｅｗｔ）币ｅｏｆ
ｐｅｄ＇ｏ瑚ａｎｃｅｆｉｂｅｒｗｉｔｈｒｉｃｈ
ｐｅｒｆ０瑚ａｎｃｅｓ．
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ＷＯＲＤＳ：ＣＢＦ；ＣＦ；ＡＦ；ＧＦ
连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维的对比及其特性概述
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
刘学慧， LIU Xuehui
太原钢铁(集团)有限公司新材料事业管理部,山西太原,030003山西科技
Shanxi Science and Technology2014,29(1)
本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_sxkj201401033.aspx
山西科技
文章编号：１００４—６４２９（２０１４）Ｏｌ—００８７—０４
ＳＨＡＮＸＩＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤ７ＩＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０１４年第２９卷第ｌ期
收稿日期：２０１３—０６—２８
连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维的
对比及其特性概述
刘学慧
（太原钢铁（集团）有限公司新材料事业管理部，山西太原，０３０００３）
摘要：连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维等都属于高性能纤维。通过对连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维的详细对比，列出了连续玄武岩纤维的主要优缺点，并得出连续玄武岩纤维是一种生产原料丰富、生产工艺简介、综合性能优异且性价比较高的新型高性能纤维的结论。
关键词：连续玄武岩纤维；碳纤维；芳纶；玻璃纤维中图分类号：ＴＢ３３４
文献标识码：Ａ
连续玄武岩纤维是一种新出现的新型高性能无机纤维材料，是由主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化
钛等氧化物的天然玄武岩石料，经高温熔融后拉丝而成的纤维。为了进一步了解它的优越性，本文将把连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维进行对比，为了叙述方便，以下将“碳纤维、芳纶、玻璃纤维”简称为“其他纤维”。
成分是碳，约占９０％以上，其余为氮、氧、氢。１．１．３芳纶纤维（ＡＦ）
芳纶全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”，芳纶纤维是芳香族聚酰胺类纤维的统称，国外商品牌号叫做凯芙拉纤维，我国命名为芳纶纤维。芳纶纤维具有质量轻、高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱、
良好的绝缘性、抗老化、生命周期长等优点，但芳纶纤维抗紫外线
能力差。芳纶纤维按分子结构可分为３种类型：对位芳香族聚酰胺纤维（芳纶１４１４）、间位芳香族聚酰胺纤维（芳纶１３１３）和芳香族聚酰胺共聚纤维。芳纶纤维的主要成分是二氧化硅（５０％一６８％）、氧化铝（１３％。１５％），其余为氧化钙、氧化硼、氧化镁等。１．１．４玻璃纤维（ＧＦ）
玻璃纤维是一种纤维状的玻璃材料，是由玻璃球或废旧玻璃经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造而成的。玻璃纤维具有强度高、不燃、耐腐蚀、隔热、隔音、电绝缘性好、比有机纤维耐温高、吸水少等优点，但玻璃纤维性脆、耐磨性较差。玻璃纤维按照成分不同主要分为：无碱（Ｅ）玻璃纤维（氧化钠０—２％）、中碱
１连续玄武岩纤维与其他纤维的对比
１．１连续玄武岩纤维与其他纤维的概念对比１．１．１连续玄武岩纤维（ＣＢＦ）
连续玄武岩纤维是一种新出现的新型高性能无机纤维材料，是由主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物的天然玄武岩石料，经高温熔融后拉丝而成的纤维。连续玄武岩纤维具有稳定性好、电绝缘性好、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等优点，综合性能优良，原料成本低廉，天然环保，性价比高，在很大程度上可代替玻璃纤维，也是碳纤维的低价替代品。
但由于天然玄武岩成分的差异致使连续玄武岩纤维性能的稳定
性较差。另外，连续玄武岩纤维密度较大、纤维较脆、服用性较差。连续玄武岩纤维的主要成分是碳，约占９０％以上，其余为氮、氢。
１．１．２碳纤维（ＣＦ）
碳纤维是纤维状的碳材料，其化学组成中的碳元素约占９０％以上。碳纤维是一种高新技术产品，它既具有碳素材料的固有本性，又具有金属材料的导电和导热性、陶瓷材料的耐热和耐蚀性、纺织纤维的柔软可纺织性、高分子材料的轻质和易加工性。碳纤维虽然具有质量轻、高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、导电、导热的优良特性，但是碳纤维抗氧化性较差，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。碳纤维工业化产品按其生产原料主要分为聚丙烯腈基碳纤维、黏胶基碳纤维和沥青基碳纤维三类，其中聚丙烯腈基碳纤维是当今世界碳纤维发展的主流，约占世界碳纤维市场的８０％。碳纤维主要
（Ｃ）玻璃纤维（氧化钠８％～１２％）、高碱（Ａ）玻璃纤维（氧化钠１３％
以上）、特种玻璃纤维（例如高强（Ｓ）玻璃纤维）等。玻璃纤维的主要成分有二氧化硅（４５％～６０％）、氧化铝（１２％～１９％），其余为氧化钙、氧化钠、氧化铁和二氧化钛等，成分类似于玻璃纤维。１．２连续玄武岩纤维与其他纤维的生产工艺对比
（１）连续玄武岩纤维的原理及主要工艺流程。原理是池窑拉丝法（高温熔融＋拉丝）；生产工艺为玄武岩矿石经粉碎、高温熔融、编纺、抽丝、牵伸、上油等工艺制成，详情见图ｌ［１］。
（２）碳纤维的原理及主要工艺流程。原理是湿法（聚合＋纺丝＋碳化）；生产工艺为丙烯腈（黏胶或沥青等）与有机溶剂聚合形成聚合原液后经过氧化、碳化制成碳纤维，详情见图２。
（３）芳纶纤维的原理及主要工艺流程。原理是于喷一湿纺法
（聚合＋纺丝＋热处理）；芳纶１４１４的生产工艺是对苯二胺（ＰＰＤ）和对苯二甲酰氯（ｒＩＰＣ）或对苯二甲酸（ＴＰＡ）在缩聚溶剂中缩聚，然后经过纤维成型技术后经过水洗、拉伸、干燥制得成品，详情
Ｒ７
刘学慧连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维的对比及其特性概述
本刊Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｘｋｊｚｚｓ＠１６３．ｃｏｍ科技论坛
２
ｌ一料仓；２一喂料器；３一提升输送机；４一定量下料器；５一原
料初级熔化带；卜天然气喷嘴；７一二级熔制带（前炉）；８一铂铑合金漏板；９一施加浸润剂；ｌ卜集束器；１１一纤维张紧
器：１２一自动卷丝机
图１连续玄武岩纤维工艺流程图
丙烯腈
碳纤维
图２碳纤维工艺流程图
见图３。
（４）玻璃纤维的原理及主要工艺流程。原理是池窑拉丝法高温熔融＋拉丝；生产工艺是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制得玻璃纤维，详情见图４。１．３连续玄武岩纤维与其他纤维产品性能对比
连续玄武岩纤维与其他纤维产品性能对比见表１。１．４连续玄武岩纤维与其他纤维产品市场应用情况对比
连续玄武岩纤维与其他纤维产品市场应用情况对比见表２。
２连续玄武岩纤维（ＣＢＦ）的特点
（１）原材料资源丰富，原料成本低廉，环保。我国优质的火山岩矿石资源十分丰富，对玄武岩的实际调查表明，在我国的四川、云南、湖南、黑龙江、辽宁、河北、山西、江苏、安徽、浙江、贵州、新疆、海南等省都有适合生产玄武岩连续纤维的玄武岩纤维［２］。原料价格远低于生产其他种类的高性能纤维的原料。影响成本的主要因素是拉丝用铂铑合金漏板消耗、池窑设备消耗、生产效率和成品率等。生产连续玄武岩纤维的原料取自于天然的玄武岩，
８８
图３芳纶纤维工艺流程图
加水清洗喷灯引火预热
图４玻璃纤维工艺流程图
表１连续玄武岩纤维与其他纤维产品性能对比
性能连续玄武岩纤维
碳纤维
芳纶纤维
Ｅ玻纤
密度／（ｇ・ｃｍ４）２．６～２．８１．７～２．２
１．４９
２．５～２．６使用温度，℃一２６０～８８０
最高２０００
最高２５０
一６０～３５０热传导系数
０．０３４～
，（Ｗ，ｍ・Ｋ）Ｏ．０３ｌ～０．０３８
５～１８５
Ｏ．０４～Ｏ．１３
０．０４０
比体积电阻
１×１０１２２×ｌＯ＿５３ｘ１０１３１×１０１１
／（ｎ・ｍ）
吸音系数，％０．９～Ｏ．９９Ｏ．８～Ｏ．９３弹性模量，ＧＰａ７９．３～９３．１２３０～６００７０～１４０７２．５～７５．５抗拉强度
３０００一３５００一２９００～３１００—，ＭＰａ
４８４０６ｏｏＯ３４００３８００单丝直径，“ｍ９～２５５～ｌＯ５一１５１０～３０断裂伸长率，％
１．５～３．２
１．３～２．Ｏ
２．８～３．６
２．７～３．Ｏ
刘学慧连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维的对比及其特性概述
本刊Ｅ—ｍａｉｌ：豳ｚｚｓ＠１６３．ｃｏｍ科技论坛
表２连续玄武岩纤维与其他纤维产品市场应用情况对比
项目
碳纤维（ＣＦ）
芳纶（ＡＦ）
烟台氨纶、广东彩艳、上海东０００讹
玻璃纤维（ＧＦ）浙江巨石、重庆国际和泰山９０万妇
玄武岩纤维（ＢＦ）
吉林化纤、威海拓展、中复神鹰、吉
国内主要生研高科、大连兴科、安徽首文、兰州产厂家
浙江石金、四川航天拓鑫、辽宁阜新矿
业、牡丹江金石、山西巴塞奥特、横店集团上海俄金等。单厂产能１００
ｌ０００ｔ／ａ
ｔ，ａ～
中凯工贸等。单厂产能１００协ｌ
ｔ，ａ
Ｏｏｏ
华大学等。单厂产能１０００妇一玻纤等。单厂产能４０万妇～
５
中国产能或产量世界产量或产能
产能８年）
５４２
ｔ，产量２
０００
ｔ（２０１１
芳纶１３１３产能８６００ｔ，芳纶１４１４产能２０００ｔ（２０１１年）芳纶１３１３产能３．２万ｔ，芳纶１４１４产能６．５万ｔ（２０１１年）
产量２７９万ｔ（２０１１年）产量３Ｏｏｏｔ，产能４０００ｔ（２０１１年）
产能５万ｔ，９万ｔ（２０１１年）产量４８９万ｔ（２０“年）产量６５００ｔ（２０１１年）
Ｅ级玻纤：Ｏ．６万元／ｔ～０．９万
国内售价
Ｂ００：ｌ万元，ｔ一３０万元／ｔ
芳纶１３１３：１万元，ｔ～１４万元，ｔ。Ｃ级玻纤：０．４万元，ｔ～
元／ｔ，芳纶１４１４：１７万元，ｔ～Ｏ．７万元，ｔ，Ｓ级玻纤０．８万３万歹百ｔ４万元，ｔ２７万元，ｔ
鸭００：２００万元『ｔ枷Ｏ万元以
司卜１．１万元，ｔ，Ａ级玻纤
１．４万元，ｔ～２．Ｏ万元＾
中国需求８０００卜９０００ｔ（２０１０年）
芳纶１３１３：ｌ万ｔ（２０１１年）芳纶１４１４：５
０００
ｔ（加１１年）
１９６万ｔ（２００９年）
增强材料、电绝缘材料、耐热绝热材料、光导材料、耐蚀材料和过滤材料等
高温隔热材料、密封材料、功能材
主要用途
料（导电、耐腐蚀等）、结构材料、炭及石墨材料、电池基材、建筑材料
增强材料、补强材料、耐热材料等
防火隔热材料、高温过滤材料、增强材料、耐热介电材料
轮胎帘子线４３％，复合材料用于制备增强热固性、热塑
体育３０％，航空航天ｌＯ％，工业３１％，绳索类和防弹衣性塑料７０％～７５％，其余
应用领域
６０％。我国碳纤维中８５％的消费用于体育休闲用品领域
１７．５％，其他８．５％。制成树脂２５％～３０％被大量应用于印基增强塑料在航空航天方面刷电路板、风电叶片、过滤的应用仅次于碳纤维
网等的制造
用于消防服阻燃隔热面料层，防火卷帘、灭火毯等消防材料，在房屋、桥梁、道路、飞机跑道等建筑领域起到加固
补强、防渗抗裂、延长建筑使用寿命
因为玄武岩是火山喷发出的岩浆冷却后凝固而成的，因此玄武
岩不仅具有很高的化学稳定性和热稳定性，还不含对人类健康有害的成分。根据连续玄武岩生产工艺分析生产过程环保，无有
高性能纤维都难以比拟的。３结论
通过４种高性能纤维的对比，我们不难看出连续玄武岩纤维作为一种新型的高性能材料，生产工艺简单，综合性能优异，性价
害气体和废渣。有资料显示，一般情况下１．０５ｔ玄武岩矿石就可
以生产１ｔ连续玄武岩纤维。
（２）生产工艺流程短，生产过程耗能低，技术难度高。连续玄
武岩纤维的主流生产工艺采用“一步法”，即：投料一熔化一拉
比相对较高，是一种值得关注与大力发展的新材料。此外，连续玄武岩纤维的生产原料来源广泛且廉价，可促进我国矿产资源的合
理开发和高附加值的应用，符合国家的产业政策，是一种低投入、高产出、低能耗、少排放、能循环、可持续发展的资源节约型、环境友好型的新材料【３】。连续玄武岩纤维是我国唯一不落后且处于世
丝一成纤，工艺流程短，能耗低，生产过程不需要人工配料，生产工艺简洁。但生产连续玄武岩纤维的技术难度高，因为纯天然玄
武岩熔体导热性差，可控制的成纤黏度范围窄，对天然玄武岩矿
石矿物相和成分比例有着严格的筛选条件。
（３）虽然产品单项性能一般，但综合性能优异，应用广，性价比高。虽然从单一的纤维力学性能或化学性能来看都能找到比连续玄武岩纤维更强的高性能纤维，但如果将各种高性能纤维的诸多性能进行综合考量，没有哪一种纤维能够比得上连续玄武岩纤维。如将连续玄武岩纤维用于增强水泥混凝土和沥青混
界前列的新型高技术纤维，因此，发展连续玄武岩纤维是符合我国国情的，也是国家新材料事业大力发展的需要。相信不久的将
来我国将迎来连续玄武岩纤维产业蓬勃发展的春天。
参考文献
［１］
ＤｅｎｉｓｏｖＧＡ，ＧｕｒｅｖＶＶ，Ｎｅｐｍｓｌｌｉｎ
ＥＩ，ｅｔａ１．Ｕｎｉｔｆｏｒ
ｐｍｄｕｃｔｉｏｎｏｆｍｉｎｅｒａｌ１０ｗ—ｍｅｌｔｉｎｇｍｅｌｔｓｏｆｓｕｐｅｒ—ｔｌｌｉｎｂ船ａｌｔ矗ｂｅｒ：Ｒｕ
凝土，与树脂复合制成复合筋替代钢筋，甚至可以替代碳纤维制成玄武岩纤维片材等，在房屋、桥梁、高速公路、城市高架道路、
飞机跑道、海港码头、地铁隧道、沿海防护工程、核电站设施、军
Ｐａｔ，２２１７３９２［Ｐ］．２００３．
［２］谢尔盖．玄武岩纤维的特性及其在中国的应用前景［Ｊ］．玻璃纤维，２００５（４）：５７—６０．
事设施等建筑领域起到加固补强、防渗抗裂、延长建筑使用寿命
的作用。另外，连续玄武岩纤维优良的阻燃隔热性能，可以用作消防服阻燃隔热面料层和防火卷帘、灭火毯的消防材料等。有资料显示，短切的连续玄武岩纤维掺人沥青混合料可以显著提高路面抗车辙能力５０％以上，延长高速公路的养护周期，降低综合成本。综上所述，连续玄武岩纤维优良的性价比是其他任何一种
［３］胡显奇戒国连续玄武岩纤维的进展及发展建议［Ｊ］．高科技
纤维与应用，２００８（６）：１２—１８；３８．
（责任编辑：李敏）
第一作者简介：刘学慧，女，１９８２年２月生，２００６年毕业于中国石油大学（华东），工程师，太原钢铁（集团）有限公司新材料事业管理部，山西省太原市尖草坪区２号，０３０００３．
８９
山西科技
文章编号：１００４一“２９（２０１４）０ｌ—００９０—０３
ＳＨＡＮＸＩＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤ’ｒＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０１４年第２９卷第ｌ期
收稿日期：２０１３—０ｒ７—２５
高效空气过滤器安装检漏方法的实验研究
王秀山
（山西紫通建筑工程有限公司，山西太原，０３００１２）
摘要：介绍了洁净室高效空气过滤器安装检漏的重要性，对《洁净室施工及验收规范》（ＧＢ５０５９ｌ一２０１０）中有关高效空气过滤器安装捡漏的可行性进行了分析，提出了
易于实施的检漏方案，主要强调对高效空气过滤器本身的检漏与对其边框的检漏应分
开进行，以防止对净化空调系统的污染。
关键词：高效空气过滤器；安装检漏；洁净室；洁净度中图分类号：Ｘ７０１
文献标识码：Ａ
在山西大学量子光学实验楼洁净实验室建造前期，笔者为
调专业方面的工程技术人员组成攻关小组，对高效空气过滤器
的安装检漏进行了实验研究，取得了满意的效果。
了使建造管理工作有的放矢、有效进行，阅读了大量净化空调方
面的书籍，并多次走出去、请进来，向专业技术人员咨询有关洁净室建造方面的技术。在学习过程中，领悟到洁净实验室的建造是一项系统工程，设计、施工及管理等每个环节都应认真对待，哪个环节出了问题，都不可能建造出符合要求的洁净实验室。设计方案再好，如果安装施工出现漏洞，肯定不会达标。单就洁净
ｌ与《规范》编者的商榷
《规范》附录Ｄ高效空气过滤器现场扫描检漏方法中：
“Ｄ．１．１对送、排（回）风高效空气过滤器的现场检漏，应采用
扫描法在过滤器与安装框架接触面、过滤器边框与滤纸接触面以及其全部滤芯出风面上进行。
实验室的其中一项指标——“洁净度”而言，它与施工质量有很大的关系。在量子光学实验楼中有１５问洁净实验室，其中：有１
间洁净实验室洁净度要求１００级（Ｆ＇Ｓ２０９Ｅ），其他的洁净实验室洁净度要求ｌ０００级（Ｆｓ２０９Ｅ）。而１００级洁净度，对≥０．５¨ｍ室内空气中的微粒个数必须满足不大于３．５粒／Ｌ；１０００级洁净度，对≥０．５仙ｍ室内空气中的微粒个数又必须满足不大于３５粒／Ｌ。
Ｄ．１．２扫描法可分为有光度计法和光学粒子计数器法。检漏
应优先选用粒子计数器法。
Ｄ．１．４……粒子计数器法检漏气溶胶除Ｄ．２中光度计法采用的气溶胶外，还可采用聚苯乙烯乳胶球（ＰｓＬ）和大气尘。
Ｄ．２．２在同一送风面上安有多台过滤器时，在结构允许的情
要想达到这一要求，洁净空调系统的最后一道关——高效空气
过滤器送风口非常关键，若高效空气过滤器本身泄漏或其安装边框泄漏，都不可能达到所要求的洁净度。因此，除了订购合格
况下，宜用每次只暴露１台过滤器的方法进行测定。
Ｄ．２．３当几台或全部过滤器必须同时暴露在气溶胶中时，为
了对所有过滤器造成均匀混合，宜在风机吸入端或这些过滤器前方支管中引入检漏用气溶胶，并立即在受检过滤器的正前方测定上风侧浓度。
的高效过滤器外，洁净室的质量关键还在于安装边框的密封性，
而安装边框的严密性又与安装技术及检验密封性（即检漏）的方法有重大关系。
笔者在学习《洁净室施工及验收规范》（ＧＢ５０５９１—２０ｌｏ）（以下简称《规范》）时发现，高效空气过滤器安装检漏的方法不太科学，甚至会对净化空调系统造成污染。为此，笔者与净化空
Ｄ．３．３高效过滤器上游浓度及采样流率应符合表Ｄ．３．３的规
定。如上游浓度达不到规定要求时应采用适当措施，增加上游浓度。当用大气尘检漏时，可采用短路新风机组或对每一台高效过滤器进风面用气泵引入室外空气等方法。
Ｏｖｅｒ订ｅｗｏｆｔｈｅＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆ
ＣＢＦ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏ瑚Ｂ嬲小Ｆｉｂｅｒ）ｗｉｔｈＣＦ（Ｃａｒｂｏｎ
ＰｒｏｐｅｒＨｅｓ
６ｂｅｒ），ＡＦ（ＡｒａｍｉｄＦｉｂｅｒ）ａｎｄＧＦ（ＧｌａｓｓＦｉｂｅｒ）ａｎｄＴｈｅｉｒ
ＬＩＵＸｕｅｈｌｌｉ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ｃＢＦ，ｃＦ，ＡＦａＩｌｄＧＦｂｅｌｏｎｇＡＦａｎｄＧＦ，ｔｈｉｓｈｉｇｈ
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ｍａｉｎａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄＶａｎｔａｇｅｓｏｆＣＢＦ，ａｎｄｄｒａｗｓｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｔｈａｔＣＢＦｉｓ
ｒａｗｍａｔｅｒｉａ王ｓ，ｓｉｍｐｌｅｐｍｄｕｃｔｉｏｎｐｍｃｅｓｓａｎｄｅｘｃｅＵｅｎｔｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉＶｅ
ｎｅｗｔ）币ｅｏｆ
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ｐｅｒｆ０瑚ａｎｃｅｓ．
ＫＥＹ
９０
ＷＯＲＤＳ：ＣＢＦ；ＣＦ；ＡＦ；ＧＦ
连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维的对比及其特性概述
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
刘学慧， LIU Xuehui
太原钢铁(集团)有限公司新材料事业管理部,山西太原,030003山西科技
Shanxi Science and Technology2014,29(1)
本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_sxkj201401033.aspx