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1、2010年第1期现代丝绸科学与技术17主要高性能纤维的特性和应用裘愉发(上海市纺织工程学会,上海200060)摘要:简介了列入/十一五0科技攻关的PAN基碳纤维、芳砜纶、玄武岩纤维及其复合材料、聚苯硫醚纤维、高强高模聚乙烯纤维等高性能纤维及PBO纤维、聚酰亚胺纤维和聚四氟乙烯纤维的性能及其可开发的纺织产品,并指出了这些高性能纤维的开发前景。关键词:高性能纤维;产品开发;发展前景上世纪初世界上就研究开发出再生纤维中的粘表1常用碳纤维品种的物理性能碳含量拉伸强度杨氏模量体积质量电阻率单丝直径胶纤维,1930年代又开发出合成纤维中的尼龙,并碳纤维品种3/%/MPa/GPa/(g/cm)/8.
2、cm/Lm在以后相继研发出聚酯、聚丙烯等纤维,但它们的强聚丙烯腈基碳纤维9539002301.80100157沥青基碳纤维9034541.6-0100420100710215度和模量一直维持在一个低的水平。直到1970年粘胶基碳纤维901800751.7-6.5代初刚性链聚芳酯芳纶和1970年代末柔性链聚乙聚丙烯腈(PAN)基碳纤维有两大类,即大丝束烯、高强高模聚乙烯纤维的出现,纤维的强度和模量碳纤维(LT)和小丝束碳纤维(CT)。1990年代中期才发生了根本性的突破,从而使高性能纤维如雨后以前世界上生产的都是CT型碳纤维。1996年美春笋般地发展。国在LT型碳纤维技术上取得重大
3、突破并进行了工高性能纤维是指与传统的棉、毛、丝、麻等天然业化生产,生产出位伸强度可以与CT型碳纤维相纤维及涤纶、锦纶、丙纶、腈纶等合成纤维相比,具有媲美的LT型碳纤维,逐渐取代了原来由CT型碳高弹性系数、高强度、耐热性、耐摩擦性、耐化学药品纤维独占的军事国防、航空航天、体育休闲等应用领性、电绝缘性的新型化学纤维,并对外部的作用不易域,进而广泛地向其他领域渗透和发展。产生反应,它属于高科技纤维,可分有机纤维和无机世界碳纤维的主要生产商为日本的东丽、东邦纤维两大类。人造丝、三菱人造丝三大集团和美国的卓尔泰克(Zoltek)、阿克苏(Akzo)、阿尔迪拉(Aldil1)和德国1主要的高性能纤
4、维的SGL公司等。现在PAN基碳纤维在国外获得应用的主要领域有:航空航天工业,地面交通工具,如汽车、快速列列入我国5/十一五0科技攻关和产业化项目指车等,造船工业、码头和海上设施,体育用品与休闲用南6的高性能纤维是:碳纤维、芳纶、玄武岩纤维及其品、电子产品,基础设施以及造纸、纺织、医疗器械、化复合材料、聚苯硫醚纤维和高强高模聚乙烯纤维等。工、冶金、石油、机械工业等领域,要求零部件在高强1.1PAN基碳纤维度、高刚度、重量轻、耐高温、耐腐蚀等环境下工作。碳纤维(ACF)的生产原料有粘胶纤维(Ray21.2芳砜纶on)、聚丙烯腈纤维(PAN)、酚醛纤维、沥青纤维等,商品名Tanlon的芳砜
5、纶是上海纺织科学研究各种碳纤维的性能如表1所示,而PAN基碳纤维院和上海合成纤维研究所历经多年研制开发的拥有因其具有的高强度、高刚度、重量轻、耐高温、耐腐独立知识产权的有机耐高温纤维,可广泛用于防护蚀、优异的电性能等特点,在与其他纤维的竞争中具织品、过滤材料、电绝缘材料、摩擦材料等领域。芳有较大发展优势。砜纶耐高温,长期使用温度为250e,瞬时使用温度18现代丝绸科学与技术2010年第1期可达300e;热收缩稳定,沸水中的热收缩率为0.车、船舶、国防、军工、安防、建筑工程、防火工程、海5%~1.0%,在300e空气里热收缩率为2%;还具洋工程、土木工程、公路工程、桥梁工程、电力工程、有
6、难燃的特点。属于对位芳纶系列,学名为聚苯砜石油工程、加固工程等行业,作为耐高温隔热保温材对苯二甲酰胺纤维,系由4,4二氨基二苯砜,3,3二料、复合增强纤维材料、高性能摩擦和过滤材料。氨基二苯砜和对苯二甲酰氯的缩聚物制成的纤维。114聚苯硫醚(PPS)纤维纤维强度为2.65~3.97cN/dtex;伸长率20%~聚苯硫醚(PPS)纤维是一种新型高性能纤维,225%;初始模量为7448N/mm;比重为1.416。由具有良好的机械性能及优良的电绝缘性能:耐高温,于芳砜纶既有对位又有间位的结构,大分子链上又熔点约285e,结晶温度约125e,在200~220e有砜基存在,所以具有突出的耐热、耐
7、燃性能,在空气气氛中可长期使用,700e时将完全降解,其制300e热空气中加热100h强力损失小于5%。此品在200e时的强度保持率为60%;它的阻燃性能外,还有较好的电绝缘性和抗辐射性能。它的用途是:极限氧指数34~35,在正常的大气条件下不会主要有:¹防护制品,如宇航服、飞行通风服、特种军燃烧,自动着火温度590e,有较低的延燃性和烟密服、军用蓬布、消防服、消防战斗服、炉前工作服、电度,发烟率低于卤化聚合物;突出的耐化学稳定性仅焊工作服、森
