高性能纤维材料介绍

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,高性能纤维材料介绍,高性能纤维材料,序：高性能纤维的定义、特点、分类及性能,一、对位和间位芳纶,二、,聚苯并噁唑,(PBO),纤维,三、,PEEK,四、聚四氟乙烯纤维,五、,碳,纤维,六、玻璃纤维,七、蜘蛛丝,高性能纤维的定义及特点,定义,：强度,17.6cN/dtex,，模量,440cN/dtex,特点,：,高强、高模,耐高温（热收缩率低、阻燃）,耐化学作用,高,承载能力、高耐久性,高性能纤维的基本分类、构成与特性,分类,高强高模纤维,耐高温纤维,耐化学作用纤维,无机类纤维,名称,对位芳纶（,PPTA,）纤维、芳香族聚酯（,

2、PHBA,）纤维、,聚苯并噁唑,(PBO),纤维、高性能聚乙烯（,HPPE,）纤维,聚苯并咪唑（,PBI,）纤维、,聚苯并噁唑,(PBO),纤维、氧化,PAN,纤维、间位芳纶（,MPIA),纤维,聚四氟纤维,(PTFE,）、聚醚酮醚（,PEEK,）纤维、聚醚酰亚胺（,PEI,）纤维,碳纤维（,CF,）、高性能玻璃纤维（,HPGF,）、陶瓷纤维、高性能金属纤维,主要特征,高强,(36Gpa),、高模（,50600Gpa,）、乃较高的温度（,120300,），柔性高聚物,高极限氧指数、耐高温，柔性高聚物,耐各种化学腐蚀、性能稳定、高极限氧指数、耐较高的温度（,200300,），高聚物,高强、高模、

3、低伸长性、脆性、耐高温（,600,），无机物,高性能纤维所需分子结构条件,构成高分子主链的共价键，键能越大越好；,高分子链的构象越近似直线形越好；,高分子链的横截面积越小越好；,高分子链的键角形变和键的内旋转受到的阻力越大越好；,高分子的相对分子质量尽量的大，减少大分子链中的末端数。,对位和间位芳纶,对位芳纶（芳纶,1414,）,结构,：,特点,：强度高、模量小、密度小、柔性且化学性能稳定、除无机强酸、强碱外，能耐多种酸、碱及有机溶剂的侵蚀。,应用,：主要,用作高速飞机,轮胎,的窗子线。用作,增强材料,，用于,高压容器,、火箭发动机外壳和雷达天线罩,等。,制备或来源,：由聚合物经,干喷湿纺法,

4、或,湿法纺丝,制得。,间,位芳纶（芳纶,1313,）,结构：,特点：,耐热性、阻燃性、耐酸性好，除不能与强碱长期接触外，对碱的稳定性也很好。对漂白剂、还原剂、有机溶剂等非常稳定。还有良好的抗辐射能力。缺点,是,耐光性,差,。,应用：,主要,用于防,原子能,辐射、高空高速飞行材料等方面。也可用于特殊要求的,轮胎,窗子线。主要用于制防辐射衣料、航天衣料，也用于制耐高温衣料、蜂窝制件、高温线管、飞,机油,箱、,防火墙,、,反渗透膜,或,中空纤维,等。,制备或来源：,由间苯二甲酸间苯二胺缩聚后经,溶液纺丝,而成。,聚苯并噁唑,(PBO),纤维,结构,：,特点,：高耐燃性，热稳定性,芳纶，抗蠕变、耐化学

5、、耐磨性和耐压缩性好，不会出现无机纤维的脆性破坏。但耐光性差。,应用：,在消防服方面,可以制造性能更优异的防护服、热气体过滤介质。在抗震水泥构件中做增强纤维、高强度绳索及摩擦减震材料、在宇航领域中,可做飞机或飞行器的防护壳体及热屏障层。,制备或来源：,制法主要是将二氨基间苯二酚与,对苯二甲酸,或,3-,氨基,4-,羟基苯甲酸单独在,多磷酸,中缩聚并直接干喷湿纺，或溶液缩聚后将聚合物溶于浓硫酸中干喷湿纺，高模量型还要进行高温,热处理,。,PEEK,纤维,结构,：,特点,：耐辐照性好、绝缘性稳定、耐水解，抗压，耐腐蚀，耐温、热稳定性佳、超高耐热性。其材料制作成的机械零件具有自润滑效果。在航空航天、

6、汽车制造、电子电气、医疗和食品加工等领域具有广泛的应用,。,应用,：应用于各种腐蚀和热作用场合的传送带和连接器件，压滤和过滤材料，防护带及服装，洗刷用工业鬃毛丝，电缆、开关的防护绝缘层，热塑性复合材料的增强体，土木膜和土木材料，以及乐器的弦线和网球拍用线。,制备或,来源,：制备可采用高温,370,以上熔纺成形、冷却,、,拉伸并使纤维适当松弛。,聚四氟乙烯纤维,结构,：,特点：,化学稳定性极好，耐腐蚀性优于其他合成纤维品种；纤维表面有蜡感，摩擦系数小；实际使用温度,120,180,；还具有较好的耐气候性和抗挠曲性,但染色性与导热性差，耐磨性也不好,热膨胀系数大，易产生静电。,应用：,作高温粉尘滤

7、袋、耐强腐蚀性的过滤气体或液体的滤材、泵和阀的填料、密封带、自润滑轴承、制碱用全氟离子交换膜的增强材料以及火箭发射台的苫布等,。,制备或,来源：,乳液纺丝,法,。工业,上采用的主要方法,，聚四氟乙烯,乳液（浓度,60,）与粘胶丝或聚乙烯醇等成纤性载体混合后，制成纺丝液，纺丝后将载体在高温下碳化除掉，聚合物被烧结而连续形成纤维,。,糊料挤出纺丝法,。将聚四氟乙烯粉末与易挥发物调成糊料，经螺杆挤出后通过窄缝式喷丝孔纺成条带状纤维,然后用针辊作原纤化处理,可制得强度较高、纤度较大的纤维。,膜裂纺丝,法。,将聚四氟乙烯粉末烧结制得圆柱体，经切割或切削后,进行热拉伸等处理,制得白色纤维，强度较低。,熔体

8、纺丝法,。以四氟乙烯与,4,5,全氟乙烯、全氟丙基醚的共聚物熔融后进行纺丝，制得强度较高的,纤维。,碳,纤维,定义：,化学组成中碳元素占总质量,90%,以上的纤维。,其中含碳量高于,99%,的称,石墨纤维,。,分类：,特点,：碳纤维,的轴向强度和,模量,高,，又兼具纺织纤维的柔软可加工性。无,蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，,X,射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象,。,应用,：,碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料

9、以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴,等。,制备或,来源,：,目前应用较普遍的碳纤维主要是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。碳纤维的制造包括纤维纺丝、热,稳定化、,碳化、石墨化等,4,个过程。其间伴随的化学变化包括，脱氢、环化、预氧化、氧化及脱氧,等。,玻璃纤维,基本介绍,：,玻璃一般人的观念为质硬易碎物体，并不适于作为结构用材，但若抽成丝后，则其强度大为增加且具有柔软性，故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良之结构用材,。,玻璃纤维,随,其直径变小其强度增高,。,结构,：,特点,：,玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃，抗腐，隔热、隔音性好，抗拉强度高，电绝缘性,好。,但性脆，耐磨

10、性较差,。,应用,：,玻璃纤维主要用作电绝缘材料，工业过滤材料，防腐、防潮、隔热、隔音、减震材料。还可作为增强材料，用来制造增强塑料或增强橡胶、增强石膏和增强水泥等制品。用有机材料被覆玻璃纤维可提高其柔韧性，用以制成包装布、窗纱、贴墙布、覆盖布、防护服和绝电、隔音材料,。,制备或,来源,：可将,熔融玻璃直接制成纤维,；,或,将,熔融玻璃先制成直径,20mm,的玻璃球或棒，再以多种方式加热重熔后制成直径为,3,80m,的甚细纤维。,蜘蛛丝,成分：,甘氨酸（,NH2-CH2-COOH）、,丙氨酸（,NH2-CHCH3-COOH）,及小部分的丝氨酸（,NH2-CHCH2OH-COOH）,及其它氨基酸单体蛋白质分子链。,特点,：具有其他纤维不可比拟的强度大、弹性好、柔软、质轻、抗断裂、耐紫外线等优点，并且可生物降解和回收，不会对环境造成污染，是生产绿色织物优异的纺织材料。但产量非常低。,应用,：因其透气性好，可用于防弹衣的制造。也可以用于制造坦克和飞机的装甲，以及军事建筑物的“防弹衣”等。但若将蜘蛛丝应用于制造防弹衣，须与其它防弹材料复合使用。,来源,：自然界。,蜘蛛的肚子里有许多丝浆，它的尾端有很小的孔眼。结网的时候，蜘蛛便将这些丝浆喷出去。丝浆一遇到空气，就凝结成有,粘性的蜘蛛丝。,