劉嘉麒院士認為材料是人類社會進步的重要標志,是科學與技術的綜合體現;科學技術要發展,社會文明要進步,都離不開物質材料作基礎。中國有豐富的玄武巖資源,特別是東北和東南沿海地區分布更為廣泛,為發展玄武巖材料工業提供了有力的物質基礎。把廣泛分布的玄武巖利用起來,會大大減少石油、煤炭及其他礦產資源的消耗,從長遠來看,這是一件非常有意義的事業。河北貝特玄武巖科技有限公司扛起環保綠色大旗,引領 21 世紀新型綠色材料應用風潮。記者非常有幸采訪到程曉鳳總經理,請大家跟隨我們一起了解貝特,理解環保,展望未來。
首家批量生產玄武巖鱗片
河北貝特玄武巖科技有限公司(以下簡稱“貝特公司”)坐落于河北省巨鹿縣經濟開發區,于今年新興成立,是一家以生產銷售玄武巖鱗片及其納米化應用產品為主的高新技術企業。據程總介紹,玄武巖鱗片最早是由烏克蘭的專家開發,在前蘇聯的船舶重防腐涂料等已獲得成功應用。國內只有少數幾個企業可以做出玄武巖鱗片,而我司是國內首家實現批量生產的企業。玄武巖鱗片的項目總投資 5.1060 億元,占地 60 畝,產品年產 500 噸。目前,該項目在開發區孵化園 1 號廠房進行項目孵化。廠房內部各功能車間已建成,生產設備安裝完成,公司采用先進、成熟、可靠的工藝流程,已經開始投產。下文中程總將從新型綠色材料的性能,形態及應用等做出詳盡的介紹。希望此次新材料的分享可以倡導大家關注新材料的應用。
21 世紀新型綠色材料——玄武巖鱗片
玄武巖鱗片是以自然界分布廣泛的玄武巖石為原料,采用獨特的工藝方法而生產的一種高科技新型材料,耐磨、耐高溫、耐極寒、耐強酸堿和海水,抗輻射, 透波并吸波, 具有介電性、 絕緣性,強相容性和強附著力等多種性能。用其與其它材料合成的新型材料,具有比原材料更加優良的物理、機械和化學性能。近年來,發達國家都爭先研發玄武巖鱗片(BSC)等玄武巖復合材料,由于其性能優異,性價比好,可廣泛運用于航空航天、軍工、車船制造、工程塑料、建筑等領域,被譽為 21 世紀最具潛力的綠色新材料。
玄武巖麟片原片
玄武巖麟片400目細粉
鱗片是指金屬及某些無機化合物經物理或化學方法處理后,成為一定粒徑和厚度的薄片。而鱗片防腐涂料是以各種金屬或非金屬鱗片骨料和各種高性能耐腐蝕樹脂及相應助劑組成的厚漿型重防腐涂料。由于鱗片涂料是多層片狀結構,可以形成平行疊加的錯層厚膜,產生特殊的“迷宮”效應,不僅把涂層分割成許多小空間而降低涂層的收縮應力和膨脹系數,而且迫使介質迂回滲入,從而延緩了腐蝕介質擴散和侵入基體的途徑和時間,因而具有極佳的抗滲透性、 抗沖擊性、耐磨性和耐腐蝕性,延長了涂層的使用壽命。近年來,鱗片涂料越來越受到國內外業內的關注, 成為發展迅速、應用廣泛的重防腐涂料。目前,鱗片涂料主要包括玻璃鱗片涂料、云母氧化鐵鱗片涂料、云母鱗片涂料、石墨鱗片涂料、不銹鋼鱗片涂料和玄武巖鱗片涂料等,其中玄武巖鱗片涂料由于自身優異的物理化學性能,使其在石油、化工、船舶、橋梁、建筑大壩等防腐領域有著廣泛應用,特別是優異的耐高低溫穩定性、介電性和耐化學品性,可滿足國防軍工的需要。
玄武巖鱗片性能及形態
玄武巖鱗片具有一系列優異的化學、物理性能,有極其廣泛的應用發展前景。它的耐久性、高效、高質、低成本等特點,能代替金屬、水泥、木質材料, 利用它與其它材料生成的新型材料,具有比原材料更加優良的物理、機械和化學性能。
玄武巖鱗片是通過融化玄武巖礦石而得到的一中鱗片狀的物質 , 是無污染的純生態產品。它是一種填充料,是制造耐磨、耐蝕、耐化學腐蝕的表面涂層。制造加強型復合材料、加強型塑料、摩擦材料(剎車塊、齒合盤)等,是 21世紀獨一無二的新型材料,也稱澆鑄品。油漆涂層中加油加強型玄武巖鱗片,其耐磨性和化學穩定性增加許多倍。塑料中加油加強玄武巖鱗片起強度增加 2-3倍。玄武巖鱗片與無機化合劑配合在一起,可以制造出不能燃燒的耐熱涂層,其使用溫度高達 1000 攝氏度。
國內頂尖機構專業性能檢測
1. 基本物性檢測
程總介紹在 2016 年貝特委托國內腐蝕專業頂尖的北京科技大學國家材料環境腐蝕平臺進行玄武巖鱗片基本物性測試,得出一下結論:玄武巖鱗片為透明、灰綠色片狀,尺寸分布在25μm ~ 3mm 范圍內,厚約為 3μm。它是由灰黑色的火山巖漿玻璃體經高溫熔融、澄清均化、成型篩選等特殊加工而成的。玄武巖鱗片能改善聚合物材料的防腐性能并提高耐磨性,因為單層平均厚度為 500μm 的涂層有 150 ~ 200層鱗片,形成層狀曲折結構,相對一般的耐腐蝕層穿透率降低為原來的1/10 ~ 1/15,顯示出優異的抗介質滲透性能,并提高其機械性能、熱變形溫度、介電性能,減少熱膨脹和收縮,其工作溫度范圍為 -200 ~ 1000℃。
高倍顯微鏡下玄武巖鱗片形貌
2.吸波性能測試
我司委托大連理工大學進行了添加玄武巖鱗片涂料吸波性能測試得出如下結論:
1) 玄武巖鱗片的加入,吸波峰值由原來的 12.3GHz 處的 -25dB 增加到8.6GHz 處的 -35dB,超過 -10dB 的頻寬由原來的 3.8GHz 增加到 5.3GHz。、
2) 玄武巖鱗片的加入可有效改善原有鐵硅鋁的吸波性能,吸波峰值得到極大提高;
3) 同時,使其有效吸波頻段向低頻移動,可有效解決低頻吸波性能低的問題;
(1)通過 SEM 微觀分析可知,樣品為典型的鱗片狀材料,樣品尺寸分布可在幾微米到數百微米范圍內可控分布;厚度約為 1-10 微米范圍可控。
(2)通過 EDS 能譜分析可知,樣品的成分類似,主要由 Si,Al,Fe,Ca,Ba,Na,Mg,K,Zn 和氧等復雜元素組成,符合玄武巖鱗片的成分特征;
(3)初步測試得出,玄武巖鱗片是一種優良的吸波涂層添加劑,能有效解決低頻吸波性能;
世界領先新型材料應用領域廣泛
1)汽車制造業
用作汽車消音器、隔熱板、隔熱墊、屏蔽護板的隔熱吸音材料,加強型材料可用來制造剎車塊和齒合盤、結構塑料,還可用作不可燃的復合材料、汽車外胎的簾子布,短切纖維可用來制造加強塑料及其它材料。還可用作制造燃油箱、LPG 氣瓶和壓縮天然氣氣瓶的材料。還可以用作汽車底部的防蝕、防撞、耐磨涂層。
2)船舶工業
用作防止海水腐蝕的復合材料、船上裝置和設備的隔熱隔音材料、船體隔熱板和艙壁隔熱材料、結構材料。在小型造船業領域,主要用作船體、船上部結構的結構材料。還用作船體、船上部結構的防蝕油漆層。
3)航空工業和火箭制造業
用作隔熱吸音布、發動機和機身的隔熱吸音防潮蒙皮布、結構復合材料和高溫材料。
程總對記者說,玄武巖鱗片是國內首創、世界領先的新型材料,玄武巖鱗片的問世填補了國內外新材料行業的空白。玄武巖鱗片材料性能優異、性價比高,廣泛應用于國防軍工高技術領域、航天航空領域、建筑領域、復合材料領域、石油化工領域、熱震領域、節能環保領域、防護領域和電絕緣、介電材料領域等。與同領域其他產品相比,玄武巖鱗片在成本、性能、價格、質量等方面,具有顯著優勢。我司作為首家批量生產的企業將引領玄武巖鱗片行業的快速發展,并為國民經濟相關領域的技術創新和產品升級換代作出重大貢獻。
后記:
如果要以一種顏色來定義一個企業,那么河北貝特玄武巖科技有限公司一定是綠色的。玄武巖鱗片性能優異,性價比高,作為新型綠色材料的帶頭人,未來我們將切實感受到他為我們的生活,社會及文明帶來的變化。
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