第六章高性能纤维-PPT课件

四 纺丝方法
五 应用
用于轮胎工业；高压水龙带、 三角皮带、运输带中的增强纤维； 生产电缆(如深海电缆)、腰带和防 弹背心等。
第二节碳纤维
一 碳纤维的品种分类 • 聚丙烯睛（PAN）基碳纤维； • 粘胶基碳纤维； • 沥青基碳纤维； • 木质素纤维基碳纤维； • 其他有机纤维基（各种天然纤维、再 生纤维、缩合多环芳香族等合成纤维） 碳纤维。
• 根据碳纤维的性能分类如下： • 高性能碳纤维：有高强度碳纤维、 高模量碳纤维、 中模量碳纤维等。 • 低性能碳纤维：耐火纤维、 碳质纤维、 石墨纤维等。
• 根据碳纤维的用途，碳纤维品种规 格分为通用型GP和高性能型HP。 • 高性能型又分高强型HT和高模型 HM,根据复合材料工程需要又开发 了超高强型UHT和超高模型UTM
二 碳纤维性能
• 1.碳纤维的应力-应变曲线是一条直 线，纤维在断裂前是弹性体，断裂 是瞬间开始和完成的。高模量碳纤 维的最大延伸率是0. 35％，高强度 碳纤维为1%，据报道已有延伸率为 1. 5％的碳纤维商品。碳纤维的弹 性回复为100％。
Fra Baidu bibliotek
• 缺陷在碳纤维内是随机分布的。纤维长 度增长，不仅包含裂纹数目增多，而且 包含大裂纹、大空穴的几率也增大，并 导致强度下降；同理碳纤维直径越粗， 由于缺陷的存在，不仅承载的有效面积 减小，而且易造成应力集中，导致强度 下降。强度随试样长度和直径的变化称 之为“体积效应”或“尺寸效应”。
• 2.强伸性能
• 凯夫拉纤维具有较高的强度和模量。另外， 它的强伸性能对于温度是不敏感的，一直 到玻璃化温度以上。
• 凯夫拉纤维其单丝强度为22. 9-26. 5 cN/dtex。 • 凯夫拉纱最佳捻系数为1. 1。凯夫拉长丝有一较 宽的强伸范围；强度15.9-23. 8 cN/dtex；断裂伸 长1.5%-4.4％；模量379. 5-970. 9 cN/dtex。
• 日本帝人： • Technora 200 高强，橡胶基增强材 料Technora 210高强，绳索 • Technora 240 高强，机织、针织物
三 凯夫拉纤维化学与物理性质
• 1.强度高、质量轻 • 大部分短纤维产品其密度为1. 43-1. 44 g/cm3，而凯夫拉49为1. 44-1. 45 g/cm3， 凯夫拉149为1. 47 g/cm3，与常规合纤相 比，锦纶为1. 14 g/cm3，聚酯为1.38 g/cm3，碳纤维为1. 8 g/cm3，玻璃纤维 为2. 25 g/cm3，钢丝为7. 9 /cm3。因此凯 夫拉纤维密度比锦纶、聚酯大，而比碳纤 维、玻璃纤维和钢丝小，在基本相同强度 下，凯夫拉具有较轻的特点。
• 凯夫拉纤维的高结晶和各向异性使得其具 有非常低的蠕变，但在较高的应力下，产 生蠕变。一般来讲，蠕变随着应力和温度 的增加而增加。
• 3.压缩性能 • 在轴向和径向具有较低的压缩性能， 这主要由于它的高结晶和高取向。 • 4.剪切性能 • 凯夫拉纤维具有较低的剪切性能，因 为它具有较高的各向异性。
• 5.耐磨性能 • 由于凯夫拉纤维较弱的横向结合力，因 此具有较低的耐磨性能，当纤维之间摩 擦或与金属表面摩擦，易原纤化。这种 情况在纤维表面区域，易纤维劈裂或原 纤化，以致形成断裂。为了保护其表面， 大部分凯夫拉纤维制品上油剂，增加耐 磨性
• 6.抗燃性能 • 凯夫拉纤维在4270C时炭化。它的氧指 数为28.5-29，与诺梅克斯（Nomex)基 本相同 。 • 7.降解温度 • 凯夫拉纤维具有极好的热稳定性，这是 芳香族聚酞胺固有的特性。在500℃以上 产生急剧的降解 .
第六章 高性能纤维
• 高性能纤维为力学性能同时具 有强度为18 cN/dtex(20 g/D)、 初始模量为441 cN/dtex(500g/D)的特种纤维。
第一节 对位芳纶纤维
• 凡是由酰胺键互相连接的芳基所构成 的合成线型大分子，其中至少有85％ 的酰胺键直接连接在两个芳基环上， 而有50％以下的酰胺键可被亚胺键所 取代者都称之为芳族聚酰胺。由芳族 酰胺键长链大分子制成的纤维叫芳族 聚酰胺纤维，我国简称芳纶。
• 象锦纶这样的脂肪族聚酰胺纤维具有 某些缺点，如模量低，尺寸稳定性较 差，在温度较高时的化学稳定性差以 及耐高温性差等。 • 芳族聚酰胺纤维中，由于在大分子长 链中用芳基取代了一般聚酰胺中的脂 肪基，分子链的柔性减小，闭性增大， 使所得纤维的玻璃化温度，耐热性能 以及模量等都显著提高。
一 凯夫拉纤维的发展
• 凯夫拉（Kevlar)纤维由美国杜邦公司于 1972年开始工业化生产，是芳香族聚酰 胺( Aramid）纤维的一个品种。 • 我国于20世纪80年代初研制的两种纤维 与凯夫拉纤维结构一致．命名为芳纶 1414和芳纶14,总称为芳纶纤维。
• 用湿法纺出纤维，其纤维强伸模量达353 cN/dtex以上，比玻璃纤维高二倍半，在 相同质量下，比玻璃纤维更刚硬。 • 1970年杜邦公司着手芳香族聚酰胺纤维 工业化； • 1971年建立了一个工厂，以B纤维命名 发表了专利并提供产品，之后商业命名 为凯夫拉。 • 生产能力分别在1978年为6 810 t,1982年 2X104 t以上。目前凯夫拉纤维在美国和 英国生产。日本帝人1974年工业化生产 Technora。
二对位芳香族聚酞胺纤维及其产品
• • • • • • • • • 美国杜邦： 凯夫拉 凯夫拉29 凯夫拉49 凯夫拉68 凯夫拉100 凯夫拉119 凯夫拉129 凯夫拉149 帘子线 各种用途的纱 高模量纱 中等模量纱 各种色纱 高伸长纱 高强度纱 超高模量纱
• 荷兰阿克苏： • Twaron 1000 标准模量(SM)，用于织造、 编织 • Twaron 1010 标准模量can）增强复合 材料（缠绕成形） • Twaron 1111 中等模量(IM)增强复合材 料(缠绕成形、拉制成形)，织造、编织 • Twaron 1055 高模量（HM)，用于织造、 编织 • Twaron 1056 高模量（HM）增强复合 材料（缠绕成形、拉制成形）