石棉纤维：结构特征与热稳定性分析

石棉纤维是天然矿物质纤维，是由中基性的火成岩或含有铁、镁的石灰质白云岩在中高温环境变质条件下生成的变质矿物岩石结晶。它的基本化学组成是含镁、钠、钙、铁、铝的硅酸盐或铝硅酸盐，且含有羟基。

石棉纤维包括角闪石石棉和蛇纹石石棉两种。蛇纹石石棉中最主要的品种是温石棉。

硅酸盐矿物的天然结晶有两大类，一大类是三维立体柱状结构，其完美纯正结晶是石英；另一大类是二维片状结构，其多层片状叠合结晶是云母，且云母单层厚度为0.5～0.6nm。将单层片状硅酸盐盘卷成空心圆管，卷叠层数一般为10～18层，这就是单根石棉纤维，其外直径为19～30nm，空心管芯直径为4.5～7nm。许多单根石棉纤维按接近六方形堆积结合成束，即构成了石棉纤维结晶束。石棉纤维外形及其截面如图1-16所示。石棉矿石中束纤维及单纤维长度很长，我国开采保存的最长纤维束达2.18m。开采后，石棉纤维有所折断，长度视加工条件而定，一般为3～80mm。

温石棉一般为深绿、浅绿、土黄、浅黄、灰白或白色，半透明，有蚕丝光泽，耐碱性良好，耐酸性较差。角闪石石棉一般为深蓝、浅蓝、灰蓝色，有蚕丝光泽，耐酸碱性均较好。(www.xing528.com)

图1-16　石棉纤维纵向和横截面形态图

石棉纤维未受损伤时，断裂比强度可达11cN/dtex，受损伤后强度会降低。回潮率为11％～17.5％，结构中大部分是结晶水。石棉纤维在300℃以下处理时，结构无损伤；在600～700℃脱析结晶水，结构破坏、变脆；在1700℃及以上，石棉结构被破坏，强度显著下降、变脆。

石棉纤维可广泛应用于耐热、隔热、保温、耐酸碱的服装、鞋靴、手套，化工过滤材料，电解槽隔膜织物，锅炉和烘箱等的热保温材料，石棉瓦、石棉板等建筑材料，电绝缘的防水填充材料等。但由于石棉破碎后成为直径亚微米级的短纤维末，在流动空气中会随风飞散，被人吸入肺部将引起硅沉着病。目前在全世界范围内已公开限制或禁止石棉纤维的应用，其生产规模近年来已明显萎缩。