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高性能纤维

  	      	      	    	    	      	    

高性能纤维(High Performance Fibre/High Performance Fiber)

目录

什么是高性能纤维[1]

  高性能纤维是指具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、难燃烧、化学稳定性突出的纤维。

高性能纤维的特点

  高性能纤维的特点是特性突出,而用途比较专一,市场小,产量低,价格高。[2]

  高性能纤维一般具有比普通纤维高很多的强度和模量、有优异的耐高温性能、难燃性及突出的化学稳定性,是第三代合成纤维。高性能纤维属特殊用途纤维、产量不大,但在国民经济和国防工业中占重要地位。[3]

高性能纤维的种类[4]

  一、芳香聚酰胺纤维

  芳香聚酰胺纤维是耐高温合成纤维,耐高温纤维一般是指可在200℃以上高温条件下连续使用几千小时以上,或者是可在400℃以上高温条件下短时间使用的合成纤维。目前耐高温纤维很多,最有代表性的是芳纶1313、芳纶1414、芳纶14。耐高温纤维一般还具有其它特殊性能,如耐化学腐蚀性、耐辐射性、阻燃性、高强力等。耐高温纤维广泛应用于航空、无线电技术、火箭技术、宇宙航行等技术领域。

  1.芳纶1313(耐高温纤维,商品名为Nomex)

  (1)力学性质:强度较高,在通常的条件下,强度在48.4cN/tex左右,断裂伸长率在17%左右。

  (2)纤维密度:密度较棉纤维小,其值为1.389/cm3。

  (3)热学性质:芳纶1313纤维具有良好的耐热性、耐腐蚀性和阻燃性。在260℃的高温下连续使用l000h,其强度仍能保持原强度的60%~70%。阻燃性好,在350~370℃时分解出少量气体,不易燃烧,离开火焰自动熄灭,在300℃下使用一周仍保持原强度的50%以上。

  (4)化学稳定性:耐化学药品性能强,长期受硝酸、盐酸和硫酸作用,强度下降很少。具有较强的耐辐射性能,耐老化性好。

  (5)主要用途及使用性能:由于该纤维性能优良,其产品主要用于航空飞行服、宇宙航行服、原子能工业的防护服以及绝缘服、消防服装等;它也用于制作防火帘、阻燃手套、高温下的化工过滤布和气体滤袋、高温运输带、机电高温绝缘材料以及民航机中的装饰织物等。

  2.芳纶1414(高强耐高温纤维,商品名为Kevlar)

  (1)力学性质:芳纶1414是目前使用的纤维中强度最高的纤维,其强度在193.6cN/tex左右,断裂伸长为4%,强度为钢丝的5~6倍,而重量仅为钢线的1/5。初始模量远远高于其它品

  种的强力纤维,初始模量为4400cN/tex左右,为聚酰胺纤维的11倍,为涤纶纤维的4倍。

  (2)纤维密度:密度在1.43~1.449/cm3。对橡胶有良好的黏附性。

  (3)热学性质:芳纶1414比芳纶1313的耐热性更高,到500℃才分解。纤维的热稳定性远高于其它纤维,在150℃下的收缩率为0。在较高的温度下仍能保持很高的强度,熔点为600℃,最高使用温度为232℃。

  (4)主要用途及使用性能:Kevlar的耐高温性和耐化学腐蚀能力较强,主要用于高速行驶或超重载汽车和飞机的轮胎帘子线。由于其强度高、密度小,因此用它制作的轮胎重量可以大大减轻,轮胎胎层薄,热量容易散发,轮胎使用寿命相应可以延长。

  3.芳纶14(高强纤维)

  (1)力学性质:芳纶14的强度很高,在110cN/tex左右;特别是模量很高,一般在7090~9700cN/tex,

  (2)纤维密度:密度与芳纶1414相接近,其值为1.469/cm3。

  (3)热学性质:芳纶14的耐热性很好,其分解温度为500C左右。

  (4)主要用途及使用性能:它是为航空工业和宇宙航行等特种用途而研究、制造的高性能纤维,目前主要用于制造宇宙飞船、火箭和飞机等结构材料的增强塑料或层压制品的组成物,应用前景十分广阔。

  二、聚苯并咪唑纤维

  聚苯并咪唑(PBI)纤维是一种不燃的有机纤维,其耐高温性能比芳纶更优越。它有很好的绝缘性、阻燃性、化学稳定性和热稳定性。同时PBI纤维的吸湿性比棉纤维更好,能满足生理舒适要求。PBI纤维织物可作为航天服、消防队员工作服的优良材料。PBI纤维与芳纶1414混纺制成的防护服装,耐高温、耐火焰,在温度450℃仍不燃烧,不熔化,并保持一定的强力。

  三、聚对苯二甲酸丁二酯纤维

  聚对苯二甲酸丁二酯纤维(PBT)是20世纪70年代问世的一种新型聚酯纤维,其商品名为“Finecell”。该纤维不仅具有涤纶的耐久性、尺寸稳定性、湿态强力,也具有锦纶的柔软手感与耐磨性等性能,而且可染性优于涤纶和锦纶。近年来它也在弹力织物中得到广泛应用。

  四、聚对苯二甲酸丙二酯纤维

  聚对苯二甲酸丙二酯纤维(PTT)是PBT的同类高聚物,它是20世纪90年代美国Shell Chemical(壳牌化学)公司研制成功的,并取名为“Corterra”。该纤维不仅兼具涤纶、PBT纤维两者的优点,而且由于“奇碳效应”使其具有良好的回弹性和蓬松性,耐磨性接近于聚酰纤维。

  五、其它高性能纤维

  如超高分子量聚乙烯纤维、聚苯硫醚纤维、含氟纤维和碳纤维等。

相关条目

参考文献

  1. 宋慧君主编.模块一纺织纤维的结构和主要化学性质染整概论.东华大学出版社,2009.04.
  2. 宋慧君主编.模块一 纺织纤维的结构和主要化学性质 染整概论.东华大学出版社,2009.04.
  3. 张萍主编.第五章 新型纺织材料 纺织材料学.中国轻工业出版社,2008.9.
  4. 肖长发等编.第十章 高性能纤维 化学纤维概论.中国纺织出版社,2005.7.