高性能纤维(20100920)课件.ppt

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1、高性能纤维内容提纲芳纶纤维芳香族聚酯纤维聚醚醚酮纤维超高分子量聚乙烯纤维聚苯并噁唑纤维聚苯并咪唑纤维碳纤维玻璃纤维氧化铝和硅酸铝纤维碳化硅纤维硼纤维金属纤维对位芳纶（Para-aramids）（Kevlar）芳香族聚酰胺纤维是由酰胺键连接的由芳香族基团组成的合成线型高分子，其酰胺键的85%以上与两个芳香族基直接结合者，亦包括酰胺键的50%以下被酰亚胺键置换者。间位芳纶（Meta-aramids）（Nomax）共聚芳纶（Technora）化学结构芳纶纤维（AramidFibers）定义合成方法方法之一

2、方法之二纺丝方法（液晶纺丝）一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观上虽然失去了固态物质的刚性，变成了具有流动性的液态物质，但结构上仍然保存着一维或二维有序排列，从而在物理性质上呈现出各向异性，形成一种兼有部分晶体和液态的性质的过渡状态，这种中介状态称为液晶态，处在这种状态下的物质称为液晶。PPTA的流变特性粘度（×10Pa·S）粘度×10-3（Pa·S）温度（%）20oC下,PPTA浓硫酸溶液表观粘度与浓度之间的关系PPTA浓硫酸溶液各向异性溶液粘度与温度之间的关系分子量：29700浓度：9

3、.7%浓度（%）103051015104105106107分子量：29700高分子液晶的流变特性是高浓度、低粘度、低剪变速率下的高取向度。当纺丝温度为90oC时，PPTA浓硫酸溶液的浓度可以提高到20%左右，同时由于液晶分子的取向特性，纺丝时可以在较低的牵伸条件下，获得较高的取向度，避免纤维在高拉伸时产生应力和受到损伤。性能NomexConex密度（g/cm3）1.381.38断裂强度（cN/dtex）3.534.76~6.17断裂伸长率（%）3137拉伸弹性模量（cN/dtex）61.766.2含

4、水量（%）约5约5300℃时热收缩率（℃）3.53.7热分解温度（℃）——400～430250oC时强度保持率（%）——60干热暴露强度保持率（%）（250℃下1000h）——约60湿热暴露强度保持率（%）（120℃下1000h）约60极限氧指数30～32芳纶纤维的性能间位芳纶的性能间位芳纶的物理机械性能良好的耐热性、耐腐蚀性和防燃性，良好的耐碱性，耐酸性好于锦纶，良好的耐有机溶剂、漂白剂以及抗虫蛀和霉变性。对位芳纶的性能纤维种类密度（g/cm3）断裂强度（cN/dtex）断裂伸长率（%）弹性模量（

5、cN/dtex）含水量（%）PPTA1.43～1.4715.9～23.41.5～4.4379.3～979.01.5～7.0Technora1.3924.74.6520.32.0PA661.148.3——5——E－玻璃2.548.474.0264.6——钢7.853.01.7246.9——对位芳纶的物理机械性能高强高模，热稳定性好，良好的耐碱性，耐酸性好于锦纶，良好的耐有机溶剂、漂白剂以及抗虫蛀和霉变性。芳香族聚酯（AromaticPolyesters）VectranVectran的化学结构普通聚酯取

6、向，有折叠链熔融纺丝和热拉伸熔融纺丝取向，无叠链热致性液晶熔融纺丝热致性液晶回潮率（%）<0.1初始模量（GPa）65－87断裂强度（cN/dtex）21－25熔点（℃）330断裂强度（MPa）2850－3470沸水收缩率（%）≤0.5断裂伸长率（%）≥3.3热空气收缩率，177℃（%）≤0.5初始模量（cN/dtex）473－630极限氧指数30Vectran的基本性能Vectran的基本物理性能基本物理性能拉伸力学性能和对位芳纶差不多纤维失效循环数干湿耐磨性能纤维间的耐磨性能比较耐磨性能优于芳纶

7、弯曲性能弯曲循环次数拉伸断裂强度（g/denier）100次后Vectran的强力仅下降0.8%，而芳纶的强力下降22%拉伸强力和弯曲疲劳之间的关系图蠕变性能当应力小于断裂强度的50%时，没有蠕变发生。优于对位芳纶和超高分子量聚乙烯耐切割性能热稳定性短时间暴露在高温下，强力不变，而长时间暴露在高温下强力逐渐下降。耐低温。化学稳定性好抗紫外光性差Victrex玻璃化转变温度为143oC，熔点为334oC，回潮率0.1%，纯度高；耐高低温性：可260oC连续使用，可短暂地停留在300oC，可零下60oC

8、的低温条件下使用；化学稳定性：耐大部分溶剂，而溶于50%以上浓度的硫酸，强氧化剂能使其降解；尺寸稳定性：玻璃化转变温度以下，蠕变小，收缩率小，回复性和抗弯曲疲劳性好；可燃性：极限氧指数为35，可放出少量的烟和有毒气体。聚醚醚酮（Poly(etheretherketones)）PEEK的化学结构PEEK的基本性能极端条件下的性能和耐用型PEEK和其它纤维在高温的空气中暴露28天后的力学性能PEEK和其它纤维在加压水蒸气中暴露7天后的力学性能PEEK和其它纤维的耐磨性，1