《纤维新材料》PPT课件

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1、纤维新材料及应用李亚滨高技术纤维高强力高摸量纤维定义：一般把强度高于3GPa或20g/D纤维称为高强力纤维．强度　　　　　　　　模量碳纤维（ＨＴ）２６g/D4.6GPa1500g/D235GPa碳纤维（ＨＭ）１３g/D2.1GPa2400g/D391GPa芳族纤维（ＨＴ）２５g/D3.2GPa520g/D66GPa芳族纤维（ＨＭ）２３g/D3.0GPa1000g/D127GPa玻璃纤维２１g/D4.6GPa390g/D86GPa氧化铝９g/D2.5GPa870g/D246GPa碳化硅１３g/D2.9GPa870g/D196GPa硼纤维１５g/D

2、3.5GPa1780g/D413GPa纤维的理论强度：即极限强度．将无限长的大分子链完全牵伸平直的纤维的拉伸强度．即分子链的强度．极限强度（g/d）＝大分子共价键结合力／密度＊分子截面积Ｃ－Ｃ键的结合力：６.１＊１０－４达因聚合物分子截面积极限强度纤维强度(nm2)(g/d)(GPa)(g/d)PE0.193372329.0NL60.192316329.5PVA0.228236279.5PPTA0.2052353025.0PET0.217232289.5PP0.348218189.0PAN0.304196205.0PVC0.294169214.

3、0纤维实现高强度的必要条件：分子链规整。分子量大。主键键强大。大分子横截面积小。取向度高（能够实现高取向）结晶度高。大分子之间缠结少。一、芳香族聚酰胺聚对苯二甲酰对苯二胺，PPTA，对位芳纶，芳纶1414，凯夫拉。杜邦公司1971年试制成功。不久开始规模化生产。9（一）制造方法单体：对苯二酰氯+对苯二胺聚合方法：溶液聚合法溶剂：六甲基磷酰胺（HMPA）、二甲基乙酰胺（DMAC）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、或HMPA/NMP混合溶剂。聚合物沉淀，经分离、粉碎和干燥制成PPTA树脂。10纺丝：液晶纺丝溶于浓硫酸中，温度80—100℃。液晶：有一类

4、物质在从各向异性的晶态转入各向同性的液态时，先要经过各向异性的液态，这一类物质的这种过渡状态称为液晶。一般由较长的分子形成，分子具有明显的几何不对称性而取向。近晶相液晶：分子排列方向一致，分子轴垂直的平面内周期破坏。向列液晶：分子仅有排列方向一致，按轴向取向，而分子的轴向周期性破坏。胆淄相液晶：分子成层状排列，螺旋结构。11纺丝时，首先将PPTA溶解在浓硫酸中调制成浓度为约20%的溶液。80℃左右，转变为向列型液晶。140℃时，变为各向同性夜。喷丝头组件的温度不超过80~100℃.凝固浴：25%H2SO4水溶液，浴温10℃。12纺丝速度：200

5、m/min以上。空气层高度：5－40mm。喷丝孔直径：0.10－0.30mm.13液晶态的刚性大分子受剪切作用在喷丝孔道中沿流动方向发生高度取向。而纺丝细流离开喷丝板后的解取向作用远小于柔性大分子。初生纤维可以不经过拉伸，只需经过充分水洗和热处理即可成为产品纤维。14喷丝头拉伸比（卷绕速度与挤出速度之比）是芳纶纤维纺丝成形过程中的一个主要工艺参数，随着喷丝头拉伸比增大，纺丝细流的拉伸流动取向效应增强，纤维强度增大。当喷丝头拉伸比过低（小于3）时，刚性大分子沿纤维轴向的取向程度很低，所得纤维的使用价值不大。15PPTA初生纤维进行干燥或在惰性气体

6、氛围下热处理，可以制成满足不同要求的纤维。温度高，强度低、模量高。温度低，强度高、模量低。强度/cn/tex模量断裂伸长率K2920349003.6K4920878002.4K149168115001.3（二）结构与性能1、结构分子链刚性强，链的缠结少，可以获得较高取向度和结晶度。分子链长度大，力学性能提高有皮芯结构属于单斜晶系。晶胞参数：a=0.78nmb=0.519nmc=1.29nmα=β=γ=90º.Z=2Ρc＝1.50g/cm3（二）结构与性能（实际强度只相当于理论强度的10%左右，如何进一步提高强度仍是当前PPTA纤维研究中的重要课

7、题。）PPTA的结构模型：存在由伸直分子链聚集而成的原纤。纤维横截面存在皮芯结构上的差异。纤维中原纤之间存在微孔。沿纤维轴向存在周期长度约150~250nm、与结晶C轴0~10°夹角的褶裥结构。晶胞b轴沿纤维经向选择性取向。2、性能：（1）热稳定性:Tg=345℃,高温下不熔不收缩。160℃热空气中处理400小时，强度基本不变。500℃以上，炭化速度明显加快。氮气环境下的热分解和碳化温度高50~60度。极限氧指数＝25－29。具有自熄性。（2）化学稳定性：不溶于有机溶剂、盐类溶液，有很好的耐化学药品性能。但耐酸、碱性较差。特别是对强酸的抵抗力弱

8、。抗紫外线能力差，不宜直接暴露在日光下使用。3、力学性能：抗反复拉伸能力强，尺寸稳定性好，是有机纤维中最好的。弯曲疲劳性能较差。4、其他：外观呈黄色，