材料工程基础：第8章 纤维的制备.ppt

材料科学与工程学院 材料科学与工程学院 材料工程基础—纤维的制备 第9章 纤维的制备 特点：高强度，高弹性模量，柔韧性好，缺陷少 形式：连续、切断或晶须，直径1?m~1mm 种类：自然形成；人工制造 应用：光学纤维，编织物，复合材料(增强增韧) 一、熔融纺丝 聚合物熔化→受压通过喷丝头挤出→高度取向纤维在空气中被拉伸与冷却→精整处理、合丝、缠绕于线轴 氧化物玻璃纤维：拉丝法 熔融纺丝 动画 二、溶液纺丝 纤维素、聚丙烯腈等聚合物：不能加热熔化，在熔化之前会发生降解。 干式纺丝：聚合体溶解（明胶）→溶液经喷丝头挤出进入空气→溶剂的挥发、聚合物沉淀 湿式纺丝：明胶挤到非溶剂介质的凝结池槽中，由非溶剂介质的内部扩散而引起聚合物的沉淀析出。 干式溶液纺丝 动画 三、控制热解 先由传统的技术制备出包含有所要元素的聚合物先躯体纤维，接着使纤维在不熔化的前提下发生热解（加热产生化学变化），去除不需要的原子，生成所需要成分的纤维。 实例：由丙烯酸先躯体制备碳纤维 由有机硅烷制备SiC纤维 由丙烯酸先驱体制备碳纤维的工艺示意图 由聚碳硅烷制备SiC纤维的工艺过程 四、气相工艺 CVD 一根细小的耐热钨丝通入盛有BCl3与H2的腔体，BCl3分解产生原子态的硼，沉积在钨丝的表面，反应产生的HCl则被排除腔体。 2BCl3+3H2?2B+HCl 五、烧结 将陶瓷或金属材料研磨成细的粉末，以粘浆的形式将粉末干式或湿式纺丝成纤维，随后将纤维干燥并加热去除粘结剂，再烧结颗粒。 氧化铝（Al2O3）纤维：强度较低（具有粗大的晶粒组织和大的缺陷） 六、化学反应（陶瓷纤维） 氮化硼（BN）：硼酸盐玻璃纤维与氨反应转变成BN。 B2O3+2NH3?2BN+3H2O 氮化铝（AlN）：氧化铝纤维氮化。 Al2O3+2NH3?2AlN+3H2O 材料科学与工程学院 材料科学与工程学院 材料工程基础—纤维的制备