論玄武巖纖維在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用

論玄武巖纖維在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用

四川宇宙龍?jiān)葱鋷r工業(yè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“宇宙龍?jiān)础保┦怯芍袊?guó)航天科技集團(tuán)投資有限公司、深圳宇宙科技創(chuàng)新研究院、新希望集團(tuán)、哈爾濱空間規(guī)劃研究中心和四川宇宙七研究所共同投資設(shè)立的高新技術(shù)企業(yè)。主要從事高性能玄武巖纖維、纖維產(chǎn)品和纖維設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。航天拓鑫自成立以來(lái),被中國(guó)航天科技集團(tuán)給予厚望,承擔(dān)了航天領(lǐng)域、國(guó)防軍事領(lǐng)域的多項(xiàng)科研項(xiàng)目,傾力打造“中國(guó)航天科技集團(tuán)工程纖維材料研制基地”。航天拓鑫于2005年在玄武巖纖維領(lǐng)域中第一家通過(guò)了ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證,所生產(chǎn)的纖維產(chǎn)品通過(guò)了CTS第三方公正檢驗(yàn)產(chǎn)品認(rèn)證,其性能、質(zhì)量均處于行業(yè)領(lǐng)先水平。目前,航天拓鑫獲得12項(xiàng)國(guó)家專利,并擁有許多制備工藝技術(shù)的Know-How知識(shí)產(chǎn)權(quán)。作為國(guó)家高性能纖維高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地副理事長(zhǎng)單位,航天拓鑫是行業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)者,是四川省重大科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目示范單位之一,非常重視產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和實(shí)施,先后參與制定了國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)9項(xiàng),獲得2項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品榮譽(yù)。一、軍民融合材料玄武巖為天然火山熔融巖,經(jīng)高溫噴發(fā)而成,其主要成分為二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、三氧化二鐵(Fe2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鉀(K2O)、二氧化鈦(TiO2)等多種氧化物,它相對(duì)于其他化學(xué)和礦物材料具有更高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。玄武巖纖維材料主要采用天然玄武巖礦石經(jīng)高溫熔融拉制而成,在強(qiáng)度、耐高低溫、耐腐蝕、隔熱、隔音、阻燃及化學(xué)、電絕緣等方面有著優(yōu)異的性能,被譽(yù)為“21世紀(jì)的新材料”。表1對(duì)比了玄武巖纖維與其他纖維的力學(xué)及物理性能。玄武巖纖維及其制品可廣泛應(yīng)用于建筑增強(qiáng)領(lǐng)域、交通建設(shè)領(lǐng)域、土木工程、海事工程、防火消防領(lǐng)域、過(guò)濾環(huán)保領(lǐng)域、絕緣電子領(lǐng)域、石油化工領(lǐng)域、體育用品領(lǐng)域、汽車(chē)船舶等領(lǐng)域。以玄武巖纖維為增強(qiáng)體制成的各種性能優(yōu)異的復(fù)合材料,在航空航天、火箭、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機(jī)、核潛艇等軍艦、坦克等武器裝備的國(guó)防軍工領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。玄武巖纖維可以促進(jìn)軍隊(duì)武器裝備的升級(jí)換代,增強(qiáng)軍隊(duì)的戰(zhàn)斗力;可在某些領(lǐng)域替代碳纖維,節(jié)約相關(guān)武器裝備的制造成本;可形成新的軍民兩用技術(shù)。玄武巖纖維具有良好的耐溫特性,因此它可用于高溫過(guò)濾材料(如除塵袋、汽車(chē)消音器濾芯)、避火消防服阻燃隔熱面料、防火卷簾、過(guò)冷防護(hù)服、防彈服、熱防護(hù)服、軍用帳篷、坦克發(fā)動(dòng)機(jī)絕熱隔音罩、核潛艇等軍艦內(nèi)裝飾、火箭燃燒喉管等軍工武器裝備領(lǐng)域優(yōu)選的新材料。玄武巖纖維的低容重、低熱導(dǎo)率、低吸濕率和對(duì)腐蝕介質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性等特性,能夠減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量,形成新型結(jié)構(gòu)材料。玄武巖纖維的這些特性,使其在軍品和民品領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用:(1)用于增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料,作為制造坦克裝甲車(chē)輛的車(chē)身材料,可減輕坦克裝甲車(chē)的質(zhì)量,也可用于制造火炮材料;(2)在船舶工業(yè)中,可大量用于船殼體、機(jī)艙絕熱隔音和上層建筑;(3)用于蜂窩板,可制成火車(chē)車(chē)廂板,既能減輕車(chē)廂的質(zhì)量,又是一種良好的阻燃材料;(4)玄武巖纖維復(fù)合管材,可用于電纜管道、低壓和高壓鋼瓶,以及輸送石油、天然氣、冷熱水、化學(xué)腐蝕液體、散料等。當(dāng)今世界,玄武巖纖維行業(yè)尚處于起步階段,能利用玄武巖連續(xù)纖維制成各種制品的只有俄羅斯、烏克蘭、美國(guó)、中國(guó)、歐盟等少數(shù)國(guó)家的十幾個(gè)公司,航天拓鑫是其中之一。航天拓鑫自主研發(fā)的玄武巖連續(xù)纖維生產(chǎn)制備技術(shù)和成套設(shè)備充分展示了校企聯(lián)合的優(yōu)勢(shì),在纖維生產(chǎn)工藝及設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性、纖維性能、終端纖維制品的開(kāi)發(fā)等方面已經(jīng)達(dá)到國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先水平。航天拓鑫目前建有12條玄武巖纖維生產(chǎn)線,年生產(chǎn)能力達(dá)3000t,以玄武巖纖維為原料,先后研發(fā)了多個(gè)玄武巖纖維制品,并已經(jīng)初步形成了道路橋梁土建、產(chǎn)業(yè)用紡織品和復(fù)合材料3大系列、多個(gè)品種的產(chǎn)品體系(圖1)。航天拓鑫計(jì)劃到2015年建成年產(chǎn)50000t的原絲生產(chǎn)規(guī)模,并實(shí)現(xiàn)玄武巖纖維在各領(lǐng)域中的成熟應(yīng)用,成為世界一流的玄武巖纖維、纖維制品及成套技術(shù)裝備制造者和供應(yīng)商。航天拓鑫經(jīng)過(guò)8年的小試和中試、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)以及對(duì)玄武巖礦石原材料的基礎(chǔ)性研究和對(duì)纖維生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行攻關(guān),形成了一整套玄武巖纖維生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備制造技術(shù)以及后制品加工專用成套技術(shù),現(xiàn)已成功研制出性能穩(wěn)定的TX-1型玄武巖纖維生產(chǎn)裝備,自主探索攻克了各種技術(shù)難題。目前,航天拓鑫已經(jīng)具備了400孔漏板及一拖二熔爐穩(wěn)定拉絲技術(shù),單臺(tái)800孔和多漏板多孔數(shù)組合爐池窯正在實(shí)施。航天拓鑫于2006年11月通過(guò)了由四川省科技廳組織的對(duì)“玄武巖連續(xù)纖維制造技術(shù)、成套設(shè)備及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目的鑒定,該項(xiàng)目在爐溫控制、爐膛火焰監(jiān)控、漏板溫度、斷電和停氣保護(hù)等方面均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,其玄武巖纖維制造設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平,其中,漏板溫度均勻性控制技術(shù)和熱換漏板技術(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。此外,由航天拓鑫自主研發(fā)的“氣電結(jié)合方式”玄武巖纖維生產(chǎn)成套設(shè)備,被西方稱為新型模塊式并能走向大規(guī)模池窯生產(chǎn)的玄武巖纖維生產(chǎn)設(shè)備,符合低能耗發(fā)展方向與發(fā)展思路,對(duì)于玄武巖纖維技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了新的促進(jìn)作用。二、產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀玄武巖纖維是一種性能優(yōu)秀的礦石纖維原材料,具有廣泛的用途,它的工業(yè)化生產(chǎn)和推廣使用具有很好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。隨著玄武巖纖維技術(shù)及工藝不斷的優(yōu)化,玄武巖纖維的性能將最終優(yōu)于玻璃纖維,而它將憑借生產(chǎn)成本低、原材料豐富等優(yōu)勢(shì),取代玻璃纖維成為無(wú)機(jī)非金屬材料纖維的主導(dǎo)產(chǎn)品,應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。目前,我國(guó)玻璃纖維的年需量為30萬(wàn)～50萬(wàn)t?？梢?jiàn),玄武巖纖維的產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了它的市場(chǎng)需求量,故目前沒(méi)有真正的競(jìng)爭(zhēng)者。隨著新材料行業(yè)的不斷發(fā)展進(jìn)步和國(guó)家對(duì)公路、機(jī)場(chǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施的持續(xù)投入,市場(chǎng)對(duì)于玄武巖纖維的需求量必將持續(xù)加大,玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)化大發(fā)展的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。在產(chǎn)業(yè)政策方面,玄武巖纖維項(xiàng)目在2001年6月被列為中俄兩國(guó)政府間科技合作項(xiàng)目;2002年8月被列為國(guó)家“863”計(jì)劃;2002年5月被列入深圳市科技計(jì)劃;2002年被列入國(guó)家“十一五”科技計(jì)劃與國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)的中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃;2008年被列為國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品項(xiàng)目。成都市也將玄武巖纖維列入《成都市新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2009-2012)》中,并將其作為加快建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行跟蹤。同時(shí),成都市政府積極扶持培育玄武巖纖維的應(yīng)用市場(chǎng),制定了鼓勵(lì)新材料應(yīng)用的相關(guān)扶持政策、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和扶優(yōu)目錄,促進(jìn)政府建設(shè)工程優(yōu)先使用新材料,對(duì)新材料產(chǎn)業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)進(jìn)行大力扶持,培育壯大新材料產(chǎn)業(yè)中下游市場(chǎng)。從行業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)看,近幾十年來(lái),我國(guó)的玻璃纖維和復(fù)合材料得到了快速發(fā)展,有著發(fā)展和推廣應(yīng)用玄武巖纖維的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在生態(tài)環(huán)境方面,玄武巖纖維項(xiàng)目的主要污染物是拉絲過(guò)程中產(chǎn)生的不合格廢絲和礦石清洗廢水、沖洗拉絲機(jī)的含有少量浸潤(rùn)劑的廢水。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,為了能夠使各項(xiàng)污染物達(dá)到排放要求,玄武巖纖維項(xiàng)目將建設(shè)自有的污水處理系統(tǒng),使水資源達(dá)到合理循環(huán)利用。經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān),航天拓鑫目前已經(jīng)基本完成廢絲熔爐的研制,可將產(chǎn)生的廢玄武巖纖維絲全部回收利用?？v觀現(xiàn)階段全世界所