高强高模纤维浅析.ppt

高强高模纤维 High strength and high modulus fiber 关于高强高模纤维 高强高纤维目前尚无确切的定义 强度： 2GPa 模量： 50GPa 主要的高强高模纤维 碳纤维 芳纶纤维 高强高模聚乙烯纤维 其它纤维 工业化高强纤维及性能 碳纤维 按用途分： 作烧蚀材料 （主要为粘胶基碳纤维） 作结构材料 （主要为聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维） 高强聚乙烯醇（PVA）纤维 高分子量原料，采用冻胶纺丝，超拉伸技术 湿纺加硼交联技术 Poly-p-phenylenebenzobisthiazole （PBO）纤维 强度、模量比芳纶高出近一倍 中文名：聚对苯撑苯并双口恶唑，是一种杂环芳香族的聚酰胺（分子式见下图） PBO的合成 PBO纤维与其他高性能纤维的比较 PBO纤维的卓越性能 耐热性和抗燃性，特别是PBO纤维的强度不仅超过钢纤维，而且可凌驾于碳纤维之上。此外，PBO纤维的耐冲击性、耐摩擦性和尺寸稳定性均很优异，并且质轻而柔软，是极其理想的纺织原料。 PBO作为21世纪超性能纤维，具有十分优异的物理机械性能和化学性能，其强力、模量为Kevlar(凯夫拉)纤维的2倍并兼有间位芳纶耐热阻燃的性能，而且物理化学性能完全超过迄今在高性能纤维领域处于领先地位的Kevlar纤维。一根直径为1毫米的PBO细丝可吊起450千克的重量，其强度是钢丝纤维的10倍以上。 PBO纤维-应用 长丝的应用，可用于轮胎、胶带(运输带)、胶管等橡胶制品的补强材料；各种塑料和混凝土等的补强材料；弹道导弹和复合材料的增强组分；纤维光缆的受拉件和光缆的保护膜；电热线、耳机线等各种软线的增强纤维；绳索和缆绳等高拉力材料；高温过滤用耐热过滤材料；导弹和子弹的防护设备、防弹背心、防弹头盔和高性能航行服；网球、快艇、赛艇等体育器材；高级扩音器振动板、新型通讯用材料；航空航天用材料等。 短切纤和和浆粕的应用，可用于摩擦材料和密封垫片用补强纤维；各种树脂、塑料的增强材料等。 纱线的应用，可用于消防服；炉前工作服、焊接工作服等处理熔融金属现场用的耐热工作服；防切伤的保护服、安全手套和安全鞋；赛车服、骑手服；各种运动服和活动性运动装备；Carrace飞行员服；防割破装备等。 短纤维的应用，主要用于铝材挤压加工等用的耐热缓冲垫毡；高温过滤用耐热过滤材料；热防护皮带等。?? 芳纶纤维 聚对苯二甲酰对苯二胺 通过液晶纺丝方法制成 分子链伸直平行排列 结晶度很高 芳纶的主要用途 复合材料增强 防弹材料 光缆、电缆加强材料 其他特殊用途 芳纶生产销售现状 已有30年的工业化历史 主要生产国：美国，日本，荷兰 目前世界市场供不应求 我国芳纶发展的情况 我国开发芳纶已有20年 东华大学是最早参与研究的单位之一，有自主的知识产权 目前准备开发芳纶纸 高强高模PE纤维 原料：分子量150-600万 采用冻胶纺丝，超拉伸技术 纤维具有部分伸直链结构 冻胶纺丝主流程 纺丝 溶解 脱泡 挤出成型 凝固 冻胶丝络筒 拉伸 集束 萃取 干燥 超倍拉伸 卷绕 PE冻胶纺溶剂及萃取剂 主要溶剂 十氢萘，煤油，白油，矿物油 主要萃取剂 汽油，低聚烃，卤代烃，苯及其衍生物 PE冻胶纺工艺关键 浓度：3% - 10% 采用双螺杆帮助溶解和脱泡 用特殊的凝固浴解决并丝问题 分多级达到40倍以上拉伸 溶剂及萃取剂回收分离 高强PE的工业生产 主要生产国： 荷兰，美国，日本，中国 产量： 目前约4000吨/年，供不应求 防弹UD是无纬复合材料 UD的组成 UD截面扫描电镜照片 我国高强PE技术的特征 采用白油或矿物油 凝固浴采用独特的配方，解决了并丝问题 各生产厂有自己的知识产权 所有的生产厂，技术均由东华大学化纤研究所提供 国产和进口PE纤维性能比较 国产和进口纤维截面SEM照片 存在的问题和今后的工作 进一步提高国产高强PE的强度和均匀性 研究提高纤维抗蠕变能力的技术 提高纤维的使用温度 进一步降低单丝纤度 小结 从国防科技发展的战略高度出发，开发高强高模纤维刻不容缓； 我国已有开发高强纤维的基础，迄今高强PE和碳纤维已经工业化，有待于开发其下游产品；芳纶纤维及其制品、PBO纤维等的生产技术尚属开发阶段。 * * 高端PBO纤维产品的强度为5.8GPa，模量180GPa，在现有的化学纤维中最高；耐热温度达到600℃，极限氧指数68，在火焰中不燃烧、不收缩，耐热性和难燃性高于其它任何一种有机纤维。主要用于耐热产业纺织品和纤维增强材料。 PBO是由4，6—二氨基苯酚盐酸盐(二氨基间苯二酚盐酸盐)与对苯二甲酸以多磷酸(PPA)