第16章 16-10FF 合成纤维.ppt

4.3 缺陷 碳纤维中的缺陷主要来自两方面： 原丝带来的缺陷 碳化过程中可能消失小部分，但大部分将保留下来，变成碳纤维的缺陷。 碳化过程带来的缺陷 碳化过程中，大量非C元素以气体形式逸出，使纤维表面及内部形成空穴和缺陷。 CF中缺陷的观察研究手段： 扫描电镜(SEM)：纤维表面缺陷 透射电镜(TEM)：纤维内部结构 5CF的性能5.1力学性能 模量 ： 强度 ： 其中： α：纤维轴向取向度 E0：材料固有的弹性模量 K： 碳化的反应速率常数，是温度的函数。 T升高→K升高，反应速度提高。 d： 结晶厚度 强度σ：与温度和张力有关。 温度T升高，同时提高张力（牵伸率），可以提高碳纤维的强度。 模量E：与取向度有关。 提高张力，则取向度提高，则 E提高。 几种纤维的应力－应变曲线比较图 5.2 物理性能 碳纤维的物理性能 耐 热 性 热 膨 胀 系 数 比 热 热 导 率 导 电 性 密 度 润 滑 性 其 他 5.3 化学性能 耐一般酸碱 耐热性： 在不接触空气或氧化性气氛时，碳纤维具有突出的耐热性，在高于1500oC下强度才开始下降。 热膨胀系数： CF的热膨胀系数具有各向异性的特点。 平行于纤维方向为负值 垂直于纤维方向为正值 返回 热导率： 热导率具有方向性 平行于纤维方向： 16.74 W/(m·K) 垂直于纤维方向： 0.837 W/(m·K) 温度升高，热导率下降。 密度： ?在1.5~2.0g/cm3之间 密度与原丝结构、碳化温度有关。 返回 6 CF的表面处理 表面处理的目的 提高碳纤维增强复合材料中CF与基体的结合强度。 CF表面处理的途径 ? 清除表面杂质； ? 在纤维表面形成微孔或刻蚀沟槽，增加表面能； ? 引进具有极性或反应性官能团，并能与树脂起作用的中 间层， 如—COOH，—NH2，—OH， 等 * 第二章 基本概念与生产方法概述 第一节 纤维的基本概念 定义：从形状上说，纤维是一种比较柔韧的细而长的物质，典型的纺织纤维直径为几微米到几十微米，长度超过25mm，线密度的数量级为10-6g/mm，从分子间作用力标准来看，在三大合成材料中，以纤维内聚能密度为最大。 * 一、纤维的长度、粗度与线密度 长度：表征了纤维的长短，一般为平均纤维长度（mm，μm） 粗度：纤维每单位长度的质量（mg/100m） 线密度：表示纤维粗细程度的量，旧称纤度. * 合纤具有的共同性能 1. 纤维均匀度好，长短粗细较一致。截面可根据需要纺出各种形状。 2. 大都合纤强度高，弹性好，结实耐用，不易起皱。 3. 合纤长丝织物易勾丝，短纤织物易起毛起球。 4. 吸湿性低，热湿舒适性不如天然纤维。 5. 热定型性能好。 合纤:是指具有全新质感的合成纤维。 全新的质感包括：新颖、独特且超越天然纤维风格的桃皮绒质感或超细末手感 。 * 第二节 合成纤维生产方法概述 合成纤维的生产过程大致包括四步： （1）原料的制备，高分子化合物的制备和机械处理； （2）纺前准备，纺丝熔体或纺丝溶液的制备； （3）纺丝，纤维的成形； （4）后加工，纤维的后加工。 合成纤维的主要纺丝方法：熔体纺丝法和溶液纺丝法。 * 熔体纺丝和溶液纺丝 一 纺丝熔体的制备 熔体纺丝用于工业生产有两种实施方法，一是将聚合（缩聚）所得到的聚合物熔体送去纺丝，这种方法称之为直接纺丝；另一种是将聚合（或缩聚）得到的聚合物熔体经铸带、切粒等工序制成“切片”，然后在纺丝机上重新熔融成熔体并进行纺丝，这种方法称之为切片纺丝。 * 二 纺丝液的制备 直接利用聚合得到的聚合物溶液作为纺丝原液，称为一步法；先制成颗粒状或粉末状的成纤聚合物，然后再溶解，以获得纺丝液，称为二步法。 * 制备纺丝液的溶剂应具备如下特点： （1）在适宜的温度下有良好的溶解性能， （2）沸点不宜太低或太高，若太低，挥发性太大，增加损耗 恶化劳动条件；太高则不宜干法纺丝，且回收困难。 （3）有足够的热稳定性和化学稳定性，并应便于回收。 （4）应无毒或微毒，对设备材料没有腐蚀性或腐蚀性较小。 （5）在溶解过程中不引起聚合物分解或发生其他化学变化。 纺丝液的溶度根据纤维品种和纺丝