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常用高性能纤维分析

2020-03-21 21:39:42来源：www.xafmwf.com

高性能纤维是纺织品中纤维原料的佼佼者，本文将对常见的高性能纤维进行分析，主要分析的纤维有：聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚苯硫醚纤维、碳纤维。

1. 聚对苯二甲酰对苯二胺纤维

我国称芳纶1414，美国商品名为凯夫拉（Kevlar），其分子式为：

聚对苯二甲酰对苯二胺纤维

纤维分子链呈直线型结构，具有全对位的刚性苯环。该纤维具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5~6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2~3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560℃的温度下不分解、不融化。它具有良好的阻燃性、绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。它可用针刺法、水刺法、湿法等非织造布方法加工，制成复合材料的基材。这些基材可加工成航空航天结构材料、零部件、耐高温垫片、刹车片、橡胶增强材料等。

2. 聚间苯二甲酰间苯二胺纤维

我国称芳纶1313，美国商品名为诺梅克斯分子式为：

聚间苯二甲酰间苯二胺纤维

纤维的特性是耐热性极好，在260℃高温经500h，仍能保持80%的强度。纤维具有持久的热稳定性，骄人的阻燃性，极佳的电绝缘性，优良的机械特性，超强的耐辐射性，主要用于宇航服、防火服、过滤材料（如高温粉尘谜袋）、电器绝缘材料，也可用于生产复合材料的基材。

3. 超高分子量聚乙烯纤维

聚乙烯所纺出的纤维，其所用的原料UHMW-PE 存在有大量无规线团的非晶区和折叠链的晶体结构。在超倍牵伸时，其大分子链的高度取向、结晶区及非晶区的大分子充分伸展，形成了高度结晶的伸直链超分子结构。它的比强度是化纤中最高的，耐磨、耐冲击、耐疲劳、抗切割性能也是现有高性能纤维中最强的。此外，它质量轻，密度只有0.97g/cm；化学稳定性好；紫外线性能优良；应用在安全、防护、航空、航天、车船制造、体育等领域。

聚乙烯

4.聚苯硫醚纤维

聚苯硫醚纤维（PPS）是分子链上带有苯硫基的线型、高分子质量、结晶性聚合物，经熔融纺丝方法制得。国外商品名称赖顿（Ryton）。其短纤维性能：强度2.65~3.08cN/dtex、伸长率25%~35%，熔点285℃，具有优异的热稳定性和阻燃性，氧指数值34～35，200℃时强度保持率为60%，断裂伸长无变化；耐化学性仅次于聚四氟乙烯（PTFE）纤维，能抵抗酸、碱、氯烙、灶类、雨、醇、酯等化学品的侵蚀；有较好的纺织加工性能。因大分子中硫原子容易被氧化，所以PPS纤维对氧化剂比较敏感，耐光性也较差。
由于聚苯硫酵纤维的优异耐热性、耐腐蚀性和阻燃性，因此具有广泛的用途。例如，用于热电厂的高温袋式除尘、垃圾焚烧炉、水泥厂滤袋、电绝缘材料、阻燃材料、复合材料等。
另外，其还可用作干燥机用的干燥带、各种防护布、耐热衣料、电绝缘材料、电解隔膜和摩擦片（刹车用）等。

聚苯硫醚纤维

5. 碳纤维

碳纤维是含碳量在90% 以上的高强度、高模量纤维。含碳量在99%以上则称石墨纤维。碳纤维是以聚丙烯睛、黏胶纤维或沥青纤维为原料，通过加热除去碳以外的一切其他元素制得，以聚丙烯睛纤维原丝在200~300℃的条件下预氧化，再将其在1000~1500℃的条件中碳化处理，并在悄性气体（氨、氮）的保护下制成碳纤维，其含碳量为90%~95%；碳纤维经2000℃以上高温处理可以制得石墨纤维，含碳量高达99%以上。
碳纤维具有强度高、密度小、模量高、耐磨损、尺寸稳定性好、耐热性好、导电性好、耐化学性好一系列特性。
碳纤维复合材料应用在航天、导弹和运动器材上，可以显著减轻重量，提高有效载荷，改善性能。逐步扩大到民用工业，如汽车工业和运动器材等方面。碳纤维难以用传统纺织工艺加工，但适合非织造布加工，如在碳纤维制造时做成纤维网，然后用针刺、缝编或湿法加工成基布，再经模压、高温处理后，可制成航空航天的耐高温部件或其他轻质高强高模的部件及运动器械等。

碳纤维

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