《高性能纤维》PPT课件

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1、第六章高性能纤维高性能纤维为力学性能同时具有强度为18cN/dtex(20g/D)、初始模量为441cN/dtex(500g/D)的特种纤维。第一节对位芳纶纤维凡是由酰胺键互相连接的芳基所构成的合成线型大分子，其中至少有85％的酰胺键直接连接在两个芳基环上，而有50％以下的酰胺键可被亚胺键所取代者都称之为芳族聚酰胺。由芳族酰胺键长链大分子制成的纤维叫芳族聚酰胺纤维，我国简称芳纶。象锦纶这样的脂肪族聚酰胺纤维具有某些缺点，如模量低，尺寸稳定性较差，在温度较高时的化学稳定性差以及耐高温性差等。芳族聚酰胺纤维中

2、，由于在大分子长链中用芳基取代了一般聚酰胺中的脂肪基，分子链的柔性减小，闭性增大，使所得纤维的玻璃化温度，耐热性能以及模量等都显著提高。一凯夫拉纤维的发展凯夫拉（Kevlar)纤维由美国杜邦公司于1972年开始工业化生产，是芳香族聚酰胺(Aramid）纤维的一个品种。我国于20世纪80年代初研制的两种纤维与凯夫拉纤维结构一致．命名为芳纶1414和芳纶14,总称为芳纶纤维。用湿法纺出纤维，其纤维强伸模量达353cN/dtex以上，比玻璃纤维高二倍半，在相同质量下，比玻璃纤维更刚硬。1970年杜邦公司着手芳香

3、族聚酰胺纤维工业化；1971年建立了一个工厂，以B纤维命名发表了专利并提供产品，之后商业命名为凯夫拉。生产能力分别在1978年为6810t,1982年2X104t以上。目前凯夫拉纤维在美国和英国生产。日本帝人1974年工业化生产Technora。二对位芳香族聚酞胺纤维及其产品美国杜邦：凯夫拉帘子线凯夫拉29各种用途的纱凯夫拉49高模量纱凯夫拉68中等模量纱凯夫拉100各种色纱凯夫拉119高伸长纱凯夫拉129高强度纱凯夫拉149超高模量纱荷兰阿克苏：Twaron1000标准模量(SM)，用于织造、编织Twa

4、ron1010标准模量can）增强复合材料（缠绕成形）Twaron1111中等模量(IM)增强复合材料(缠绕成形、拉制成形)，织造、编织Twaron1055高模量（HM)，用于织造、编织Twaron1056高模量（HM）增强复合材料（缠绕成形、拉制成形）日本帝人：Technora200高强，橡胶基增强材料Technora210高强，绳索Technora240高强，机织、针织物三凯夫拉纤维化学与物理性质1.强度高、质量轻大部分短纤维产品其密度为1.43-1.44g/cm3，而凯夫拉49为1.44-1.45g

5、/cm3，凯夫拉149为1.47g/cm3，与常规合纤相比，锦纶为1.14g/cm3，聚酯为1.38g/cm3，碳纤维为1.8g/cm3，玻璃纤维为2.25g/cm3，钢丝为7.9/cm3。因此凯夫拉纤维密度比锦纶、聚酯大，而比碳纤维、玻璃纤维和钢丝小，在基本相同强度下，凯夫拉具有较轻的特点。2.强伸性能凯夫拉纤维具有较高的强度和模量。另外，它的强伸性能对于温度是不敏感的，一直到玻璃化温度以上。凯夫拉纤维其单丝强度为22.9-26.5cN/dtex。凯夫拉纱最佳捻系数为1.1。凯夫拉长丝有一较宽的强伸范围

6、；强度15.9-23.8cN/dtex；断裂伸长1.5%-4.4％；模量379.5-970.9cN/dtex。凯夫拉纤维的高结晶和各向异性使得其具有非常低的蠕变，但在较高的应力下，产生蠕变。一般来讲，蠕变随着应力和温度的增加而增加。3.压缩性能在轴向和径向具有较低的压缩性能，这主要由于它的高结晶和高取向。4.剪切性能凯夫拉纤维具有较低的剪切性能，因为它具有较高的各向异性。5.耐磨性能由于凯夫拉纤维较弱的横向结合力，因此具有较低的耐磨性能，当纤维之间摩擦或与金属表面摩擦，易原纤化。这种情况在纤维表面区域，易

7、纤维劈裂或原纤化，以致形成断裂。为了保护其表面，大部分凯夫拉纤维制品上油剂，增加耐磨性6.抗燃性能凯夫拉纤维在4270C时炭化。它的氧指数为28.5-29，与诺梅克斯（Nomex)基本相同。7.降解温度凯夫拉纤维具有极好的热稳定性，这是芳香族聚酞胺固有的特性。在500℃以上产生急剧的降解.四纺丝方法五应用用于轮胎工业；高压水龙带、三角皮带、运输带中的增强纤维；生产电缆(如深海电缆)、腰带和防弹背心等。第二节碳纤维一碳纤维的品种分类聚丙烯睛（PAN）基碳纤维；粘胶基碳纤维；沥青基碳纤维；木质素纤维基碳纤维；

8、其他有机纤维基（各种天然纤维、再生纤维、缩合多环芳香族等合成纤维）碳纤维。根据碳纤维的性能分类如下：高性能碳纤维：有高强度碳纤维、高模量碳纤维、中模量碳纤维等。低性能碳纤维：耐火纤维、碳质纤维、石墨纤维等。根据碳纤维的用途，碳纤维品种规格分为通用型GP和高性能型HP。高性能型又分高强型HT和高模型HM,根据复合材料工程需要又开发了超高强型UHT和超高模型UTM二碳纤维性能1.碳纤维的应力-应变曲线是一条直线，纤维在断裂前是弹性