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玄武巖纖維復(fù)合材料

玄武巖纖維:趕上世界“頭班車”

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玄武巖纖維:趕上世界“頭班車”

發(fā)布日期:2012-02-25 作者: 點擊:

 GBF石金轉(zhuǎn)載 :   <中國紡織日報>記者采訪浙江石金玄武巖纖維有限公司總經(jīng)理胡顯奇 

玄武巖纖維:趕上世界頭班車

——訪浙江石金玄武巖纖維有限公司總經(jīng)理胡顯奇

2011年,全世界連續(xù)玄武巖纖維(CBF)產(chǎn)量約為6500噸,其產(chǎn)量比例為:中國2500噸,傳統(tǒng)強國俄羅斯1500噸、烏克蘭1000噸,韓國、奧地利、比利時等總計1500噸。

  業(yè)內(nèi)不少人士佩服胡顯奇的勇氣,因為他在玄武巖纖維這個到目前為止都難以賺錢的國內(nèi)新材料領(lǐng)域,已經(jīng)摸爬滾打了數(shù)十年。十年來伴隨行業(yè)從無到有的艱辛,或許只有他自己才能體會。即便如此,他仍告訴記者,他決定在這個行業(yè)再干個一二十年……記者試著通過采訪,找尋讓他對玄武巖纖維執(zhí)著如斯的原因。

  記者:像您這樣長期浸淫在玄武巖纖維行業(yè)的人士,必定對其十分了解,但還有相當(dāng)人群可能對其知之甚少。您能否簡單介紹一下這種纖維及其主要性能?

  世界上只有烏克蘭、俄羅斯、中國3個國家擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù),生產(chǎn)廠家不超過22家,我國約有10家。

  胡顯奇:確切地說,連續(xù)玄武巖纖維應(yīng)該正名為“火山巖纖維”(Continuous Basalt Fiber簡稱CBF)。它分為兩大類:一類是純天然的,其外觀為金褐色,通常是以純天然火山巖為唯一原料經(jīng)1450℃~1500℃高溫熔融后快速拉制而成的幾萬米不斷頭的連續(xù)纖維,其中SiO2的含量超過53%以上,F(xiàn)e2O3+FeO超過7%;另一類是摻雜或拌入其他礦物料的,其外觀為銀灰色。玄武巖纖維生產(chǎn)工藝路線短,是所有高技術(shù)纖維中能耗最低的,每千克耗5度電。其重量是鋼的1/3、抗拉強度是鋼的3倍以上。它具有耐高低溫(-269℃~650 ℃)、抗氧化、抗輻射、絕熱隔音、過濾性好、抗壓縮強度和剪切強度高等優(yōu)異性能,且性價比較高。

  記者:連續(xù)玄武巖纖維是國家“十二五”期間重點發(fā)展的一種高性能纖維,化纖工業(yè)“十二五”規(guī)劃明確提出,未來幾年其產(chǎn)品性能要達(dá)到世界先進水平。目前,國際上該纖維的發(fā)展?fàn)顩r如何?國內(nèi)又處于何種水平?

  國內(nèi)攻克了一些制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù),在許多方面領(lǐng)先于世界其他國家。

  胡顯奇:到目前為止,全世界只有烏克蘭、俄羅斯、中國3個國家擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù),生產(chǎn)廠家不超過22家,我國約有10家。美國、日本、英國、法國等世界經(jīng)濟發(fā)達(dá)的國家至今沒有該生產(chǎn)技術(shù),尤其是對高技術(shù)纖維具有壟斷地位的日本、美國這一些年來一直沒有間斷過對該項目的研究。

  毫不夸張地說,連續(xù)玄武巖纖維是我國唯一不落后于世界的高技術(shù)纖維。2011年,全世界CBF產(chǎn)量約為6500噸,其中中國生產(chǎn)2500噸,傳統(tǒng)強國俄羅斯1500噸、烏克蘭1000噸,韓國、奧地利、比利時等總計1500噸。

  自2002年我國將玄武巖纖維項目列入國家863計劃開始,國內(nèi)積極探索了產(chǎn)、學(xué)、研、政、用結(jié)合發(fā)展的新路子,有效整合了相關(guān)資源,促進了該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在技術(shù)創(chuàng)新上,我國基本上堅持了以火山巖為唯一原料的“一步法”生產(chǎn)。很多技術(shù)目前已擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán),圍繞高性能、低成本的發(fā)展目標(biāo),連續(xù)不斷地攻克了一些制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù),為今后的大規(guī)模生產(chǎn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ),在許多方面領(lǐng)先于世界其他國家。國內(nèi)還以市場需求為導(dǎo)向開發(fā)了眾多新產(chǎn)品。

  記者:市場與應(yīng)用研究,是發(fā)展高性能纖維材料重中之重,目前玄武巖纖維在這方面進展到了什么程度?

  該產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段應(yīng)以“純天然”原料為主,同時以微量摻雜等方式生產(chǎn)功能性、多元化的CBF品種。

  胡顯奇:國際范圍內(nèi)近年來對CBF應(yīng)用領(lǐng)域研究的關(guān)注度極高,國內(nèi)也取得了初步的研究成果。從我們承擔(dān)的國防基礎(chǔ)課題的研究表明,CBF的隔熱性能好于碳纖維,耐燒蝕性能與碳纖維相當(dāng),價格是碳纖維的1/7,低磁化率、消音可廣泛應(yīng)用于先進武器裝備的制造。CBF是優(yōu)質(zhì)的路用纖維,尤其是在瀝青路面中可明顯提高抗車轍能力,每公里可減少養(yǎng)護成本5萬元以上。CBF是典型的綠色建材,在建筑結(jié)構(gòu)加固、抗裂砂漿、外墻保溫、防火阻燃等方面有廣闊的發(fā)展前景。同時,CBF的抗拉強度高、抗彎曲強度高,抗蠕變性好,表面呈極性,是纖維增強樹脂(FRP)中優(yōu)良的增強材料,可用于汽車、船舶、石油天然氣氣密性管道、電纜復(fù)合芯、電塔桿電力等領(lǐng)域。

  目前,我們公司研發(fā)生產(chǎn)的GBF牌短切玄武巖纖維被用于高速鐵路無碴軌道板和CA砂漿填充層的增強。初步試驗結(jié)果表明,該項成果可能填補國內(nèi)外空白,引發(fā)獨特的技術(shù)創(chuàng)新。鐵路科研部門正在對此作深入的系統(tǒng)研究?,F(xiàn)已鋪設(shè)在武廣高速鐵路線上的玄武巖纖維增強無碴軌道板運行良好,其卓越的穩(wěn)定性能正在逐漸顯現(xiàn)。

  記者:在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域,目前碳纖維、高強高模聚乙烯、玻璃纖維、玄武巖纖維等新材料可以說處于博弈階段,玄武巖纖維在這方面的應(yīng)用有哪些突破?

 胡顯奇:研究表明,大于等于40米以上的風(fēng)力葉片由于玻璃纖維的力學(xué)性能不足,需要改用碳纖維,而GBF的解決方案是將碳纖維與GBF纖維混雜,一方面可以減少碳纖維的投入成本;另一方面可以增強復(fù)合材料的性能,使之性價比更高。

  記者:一種新興材料在推向市場之初,通過標(biāo)準(zhǔn)體系建立等有效措施建立準(zhǔn)入條件、維護市場秩序、保障產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展尤為重要。玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)在這方面進展如何?

  胡顯奇:國內(nèi)GBF產(chǎn)業(yè)率先實施了標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新戰(zhàn)略,制定和頒布了3個有關(guān)玄武巖纖維及其復(fù)合材料的國家標(biāo)準(zhǔn)和4個行業(yè)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),確保了CBF產(chǎn)業(yè)形成初期規(guī)范有序的健康發(fā)展。其中,國家標(biāo)準(zhǔn)包括《水泥混凝土和砂漿用短切玄武巖纖維》(GB/T 23265-2009)、《玄武巖纖維無捻粗紗》(GB/T 25045-2010)、《結(jié)構(gòu)加固用玄武巖纖維復(fù)合材料》(GB/T26745-2011)。我們還參與了起草鐵道部《鐵路纖維混凝土技術(shù)規(guī)程》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

  今后力爭通過技術(shù)進步和規(guī)?;a(chǎn),使玄武巖纖維每噸的直接生產(chǎn)成本控制在1萬元以內(nèi)。

  記者:對玄武巖纖維而言,原巖成分不穩(wěn)定對產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性形成了較大制約,業(yè)內(nèi)由此產(chǎn)生了原料“純天然”與“人工配料”之爭,您如何看待這一問題?

  胡顯奇:我認(rèn)為國內(nèi)CBF產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段應(yīng)以“純天然”原料為主,同時以微量摻雜等方式生產(chǎn)功能性、多元化的CBF品種。一方面,CBF原料成分的穩(wěn)定性關(guān)鍵在于選礦,激烈的大面積的火山爆發(fā)猶如巨大的攪拌器,其化學(xué)成分的“標(biāo)準(zhǔn)差”是可以接受的。當(dāng)然,不同地方的火山巖制成的CBF性能會有差異。另一方面,目前人類目前掌握的CBF生產(chǎn)技術(shù),對火山巖的礦物相和化學(xué)成分的配比有特定的要求,難以簡單地用精確人工配料的方法設(shè)計CBF的原料成分。同時,CBF的魅力恰恰在于純天然,其生產(chǎn)過程中熔體沒有“反應(yīng)”的過程,自然而環(huán)保。當(dāng)然,可通過提高硅鋁含量或適當(dāng)摻入氧化鋯,以便得到更耐高溫或更耐堿的CBF。

  記者:當(dāng)前,生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品價格昂貴是制約碳纖維等多種高性能纖維擴大應(yīng)用的關(guān)鍵,玄武巖纖維在這方面的制約是否突出?有沒有解決途徑?

  胡顯奇:價格因素的確對玄武巖纖維的擴大應(yīng)用造成了影響,我們力爭通過技術(shù)進步和規(guī)?;a(chǎn),使玄武巖纖維每噸的直接生產(chǎn)成本可以控制在1萬元以內(nèi)。業(yè)內(nèi)正在對各種可行途徑進行積極探索。

  記者:有人認(rèn)為,在高性能纖維材料中,玄武巖纖維的各個性能指標(biāo)都有優(yōu)勢但都不突出,因此無法在哪個行業(yè)擁有突破性應(yīng)用,您對此怎么看?

  胡顯奇:十多年的從業(yè)經(jīng)驗讓我難以贊同這種觀點。與碳纖維等高性能纖維相比,玄武巖纖維確實并沒有某一方面十分突出的特性,但它最大的優(yōu)勢在于各個性能指標(biāo)比較平衡,且性價比較高。因此,可尋找需要綜合性能的市場應(yīng)用領(lǐng)域,路用玄武巖纖維或許是一大突破口。汽車消音、零部件制造(SMC)、防火阻燃、建筑結(jié)構(gòu)加固、交通基礎(chǔ)設(shè)施、外墻保溫、抗裂砂漿等建筑材料、電力電纜等領(lǐng)域也很有潛力。

  事實上,玄武巖纖維是關(guān)乎國家安全戰(zhàn)略和促進國民經(jīng)濟諸多領(lǐng)域升級換代的新型高技術(shù)纖維和重要的基礎(chǔ)材料。CBF產(chǎn)業(yè)具有三大顯著特征:資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、性能綜合型。我國具有極其豐沛的火山巖儲量,技術(shù)和裝備對外依存度為零;玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)代表著世界新技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)展方向。國家已經(jīng)明確將玄武巖纖維列為《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011年本)》鼓勵類發(fā)展項目和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,“十二五”將得到更大發(fā)展。

  記者:據(jù)了解,CBF產(chǎn)業(yè)的研發(fā)、應(yīng)用平臺建設(shè)工作取得了可喜的成績,最近的要數(shù)玄武巖纖維工程研究中心,請您簡單介紹。

  玄武巖纖維與玻璃纖維在原料組成、加工工藝等方面具有很多相似之處,可借鑒玻纖發(fā)展經(jīng)驗,走出特色道路。

  胡顯奇:2011年11月,東南大學(xué)與南京市建鄴區(qū)政府聯(lián)合創(chuàng)建了玄武巖纖維國家地方聯(lián)合工程研究中心,力爭將其建成引領(lǐng)全國乃至國際玄武巖纖維關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和人才集聚的先進平臺。建鄴區(qū)政府已經(jīng)投資1億元人民幣資助興建。早在2007年9月,石金玄武巖纖維所屬的橫店集團就與東南大學(xué)建立玄武巖纖維應(yīng)用研究中心。

  記者:對于CBF產(chǎn)業(yè)今后的發(fā)展,您有哪些建議?

  胡顯奇:玄武巖纖維與玻璃纖維在原料組成、加工工藝等方面具有很多相似之處,因此可以借鑒玻璃纖維的發(fā)展經(jīng)驗,同時走出自己的特色道路。建議國家有關(guān)方面從國家發(fā)展的戰(zhàn)略高度,對玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)予以戰(zhàn)略定位,并加大鼓勵和扶持力度;國內(nèi)玄武巖纖維企業(yè)可加強技術(shù)交流和信息溝通,建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟;還應(yīng)以企業(yè)為主體,產(chǎn)學(xué)研用政結(jié)合,對制約玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵瓶頸技術(shù)實施系統(tǒng)的重點攻關(guān),同時國內(nèi)有關(guān)科研機構(gòu)和CBF工程研究中心應(yīng)加大力度開展基礎(chǔ)研究。

  玄武巖纖維等高新技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)有著截然不同的產(chǎn)業(yè)成長規(guī)律。其研發(fā)投入大、研發(fā)周期長、產(chǎn)出慢,多種產(chǎn)品應(yīng)用還肩負(fù)著國家安全的使命。因此,企業(yè)首先要慎入;一旦進入,就要力戒浮躁,保持充分的、持久的激情與動力,持續(xù)進行技術(shù)創(chuàng)新,有系統(tǒng)、有計劃、有步驟地開展技術(shù)攻關(guān),將技術(shù)創(chuàng)新的目標(biāo)直接指向提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴大規(guī)模生產(chǎn)、降低單位生產(chǎn)成本。

<中國紡織日報>    2012年2月14日

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