高性能纤维材料介绍.ppt

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1、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（PHBA）纤维、聚苯并噁唑(PBO)纤维、高性能聚乙烯（HP

2、PE）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(3~6Gpa)、高模（50~600Gpa）、乃较高的温度（120~300℃），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（200~300℃），高聚物高强、高模、低伸长性、脆性、耐高温（>600℃），无机物高性

3、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或湿法纺丝制得。间位芳

4、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、耐磨性和耐压缩性

5、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

6、自润滑效果。在航空航天、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

7、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：①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。②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

8、、纤度较大的纤维。③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。④熔体纺丝法。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