高強高模纖維

1、高強高模纖維高強高模纖維High strength and high modulus fiber關(guān)于高強高模纖維關(guān)于高強高模纖維p高強高纖維目前尚無確切的定義高強高纖維目前尚無確切的定義 n強度：強度： 2GPa2GPan模量：模量： 50GPa50GPa 主要的高強高模纖維主要的高強高模纖維p碳纖維碳纖維p芳綸纖維芳綸纖維p高強高模聚乙烯纖維高強高模聚乙烯纖維p其它纖維其它纖維工業(yè)化高強纖維及性能工業(yè)化高強纖維及性能碳纖維碳纖維按用途分：按用途分：p作燒蝕材料作燒蝕材料（主要為粘膠基碳纖維）（主要為粘膠基碳纖維）p作結(jié)構(gòu)材料作結(jié)構(gòu)材料（主要為聚丙烯腈基碳纖維和瀝青基碳纖維）（主要為聚丙烯腈基

2、碳纖維和瀝青基碳纖維）高強聚乙烯醇（高強聚乙烯醇（PVAPVA）纖維）纖維p高分子量原料，采用凍膠紡絲，超拉伸技高分子量原料，采用凍膠紡絲，超拉伸技術(shù)術(shù)p濕紡加硼交聯(lián)技術(shù)濕紡加硼交聯(lián)技術(shù)Poly-p-phenylenebenzobisthiazole （PBO）纖維）纖維p強度、模量比芳綸高出近一倍強度、模量比芳綸高出近一倍p中文名：聚對苯撐苯并雙口惡唑，中文名：聚對苯撐苯并雙口惡唑，是一種雜環(huán)芳香是一種雜環(huán)芳香族的聚酰胺族的聚酰胺（分子式見下圖）（分子式見下圖）高端PBO纖維產(chǎn)品的強度為5.8GPa，模量180GPa，在現(xiàn)有的化學(xué)纖維中最高；耐熱溫度達(dá)到600，極限氧指數(shù)68，在火焰中不燃燒

3、、不收縮，耐熱性和難燃性高于其它任何一種有機纖維。主要用于耐熱產(chǎn)業(yè)紡織品和纖維增強材料。PBO的合成PBO是由4，6二氨基苯酚鹽酸鹽(二氨基間苯二酚鹽酸鹽)與對苯二甲酸以多磷酸(PPA)為溶劑進行溶液縮聚而制得，也可利用P2O5脫水進行縮聚，PPA既是溶劑，也是縮聚催化劑。OHHOH2NNH2+HCl+COOHHOOCPPA130-200oCNONO*PBO纖維與其他高性能纖維的比較性能指標(biāo)斷裂強度模量斷裂伸長率密度回潮率LOI裂解溫度纖維品種N/texGPa%g/cm3%zylonHM3.72802.51.560.668650zylonAS3.71803.51.54268650對位芳族聚酰胺

4、1.951092.41.454.529550同位芳族聚酰胺0.4717221.384.529400鋼纖維0.352001.47.800-碳纖維2.052301.51.76-高模量聚酯3.571103.50.96016.5150聚苯并咪唑(PBI)0.285.6301.401.541550PBO纖維的卓越性能p耐熱性和抗燃性，特別是PBO纖維的強度不僅超過鋼纖維，而且可凌駕于碳纖維之上。此外，PBO纖維的耐沖擊性、耐摩擦性和尺寸穩(wěn)定性均很優(yōu)異，并且質(zhì)輕而柔軟，是極其理想的紡織原料。pPBO作為21世紀(jì)超性能纖維，具有十分優(yōu)異的物理機械性能和化學(xué)性能，其強力、模量為Kevlar(凱夫拉)纖維的2倍

5、并兼有間位芳綸耐熱阻燃的性能，而且物理化學(xué)性能完全超過迄今在高性能纖維領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的Kevlar纖維。一根直徑為1毫米的PBO細(xì)絲可吊起450千克的重量，其強度是鋼絲纖維的10倍以上。PBO纖維-應(yīng)用 p長絲的應(yīng)用，可用于輪胎、膠帶(運輸帶)、膠管等橡膠制品的補強材料；各種塑料和混凝土等的補強材料；彈道導(dǎo)彈和復(fù)合材料的增強組分；纖維光纜的受拉件和光纜的保護膜；電熱線、耳機線等各種軟線的增強纖維；繩索和纜繩等高拉力材料；高溫過濾用耐熱過濾材料；導(dǎo)彈和子彈的防護設(shè)備、防彈背心、防彈頭盔和高性能航行服；網(wǎng)球、快艇、賽艇等體育器材；高級擴音器振動板、新型通訊用材料；航空航天用材料等。p短切纖和和漿

6、粕的應(yīng)用，可用于摩擦材料和密封墊片用補強纖維；各種樹脂、塑料的增強材料等。p紗線的應(yīng)用，可用于消防服；爐前工作服、焊接工作服等處理熔融金屬現(xiàn)場用的耐熱工作服；防切傷的保護服、安全手套和安全鞋；賽車服、騎手服；各種運動服和活動性運動裝備；Carrace飛行員服；防割破裝備等。p短纖維的應(yīng)用，主要用于鋁材擠壓加工等用的耐熱緩沖墊氈；高溫過濾用耐熱過濾材料；熱防護皮帶等。 芳綸纖維芳綸纖維p聚對苯二甲酰對苯二胺聚對苯二甲酰對苯二胺p通過液晶紡絲方法制成通過液晶紡絲方法制成p分子鏈伸直平行排列分子鏈伸直平行排列p結(jié)晶度很高結(jié)晶度很高芳綸的主要用途芳綸的主要用途p復(fù)合材料增強復(fù)合材料增強p防彈材料防彈材

7、料p光纜、電纜加強材料光纜、電纜加強材料p其他特殊用途其他特殊用途芳綸生產(chǎn)銷售現(xiàn)狀芳綸生產(chǎn)銷售現(xiàn)狀p已有已有3030年的工業(yè)化歷史年的工業(yè)化歷史p主要生產(chǎn)國：美國，日本，荷蘭主要生產(chǎn)國：美國，日本，荷蘭p目前世界市場供不應(yīng)求目前世界市場供不應(yīng)求我國芳綸發(fā)展的情況我國芳綸發(fā)展的情況p我國開發(fā)芳綸已有我國開發(fā)芳綸已有2020年年p東華大學(xué)是最早參與研究的單位之一，有東華大學(xué)是最早參與研究的單位之一，有自主的知識產(chǎn)權(quán)自主的知識產(chǎn)權(quán)p目前準(zhǔn)備開發(fā)芳綸紙目前準(zhǔn)備開發(fā)芳綸紙高強高模高強高模PEPE纖維纖維p原料：分子量原料：分子量150-600150-600萬萬p采用凍膠紡絲，超拉伸技術(shù)采用凍膠紡絲，超拉

8、伸技術(shù)p纖維具有部分伸直鏈結(jié)構(gòu)纖維具有部分伸直鏈結(jié)構(gòu)凍膠紡絲主流程凍膠紡絲主流程p紡絲紡絲 溶解溶解 脫泡脫泡 擠出成型擠出成型 凝固凝固 凍膠絲絡(luò)筒凍膠絲絡(luò)筒p拉伸拉伸 集束集束 萃取萃取 干燥干燥 超超倍拉伸倍拉伸 卷繞卷繞PEPE凍膠紡溶劑及萃取劑凍膠紡溶劑及萃取劑p主要溶劑主要溶劑 十氫萘，煤油，白油，礦物油十氫萘，煤油，白油，礦物油p主要萃取劑主要萃取劑 汽油，低聚烴，鹵代烴，苯及其衍生物汽油，低聚烴，鹵代烴，苯及其衍生物PEPE凍膠紡工藝關(guān)鍵凍膠紡工藝關(guān)鍵p濃度：濃度：3% - 10%3% - 10%p采用雙螺桿幫助溶解和脫泡采用雙螺桿幫助溶解和脫泡p用特殊的凝固浴解決并絲問題用特

9、殊的凝固浴解決并絲問題p分多級達(dá)到分多級達(dá)到4040倍以上拉伸倍以上拉伸p溶劑及萃取劑回收分離溶劑及萃取劑回收分離高強高強PEPE的工業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)生產(chǎn)p主要生產(chǎn)國：主要生產(chǎn)國： 荷蘭，美國，日本，中國荷蘭，美國，日本，中國p產(chǎn)量：產(chǎn)量： 目前約目前約40004000噸噸/ /年，供不應(yīng)求年，供不應(yīng)求0 層層90 層層防彈防彈UD是無緯復(fù)合材料是無緯復(fù)合材料UD的組成的組成熱熔熱熔PE層層UD 0, 90 UD 0, 90 熱熔熱熔PE層層面密度：面密度：145 g/m UD截面掃描電鏡照片截面掃描電鏡照片我國高強我國高強PEPE技術(shù)的特征技術(shù)的特征p采用白油或礦物油采用白油或礦物油p凝固浴采用

10、獨特的配方，解決了并絲問凝固浴采用獨特的配方，解決了并絲問題題p各生產(chǎn)廠有自己的知識產(chǎn)權(quán)各生產(chǎn)廠有自己的知識產(chǎn)權(quán)p所有的生產(chǎn)廠，技術(shù)均由東華大學(xué)化纖所有的生產(chǎn)廠，技術(shù)均由東華大學(xué)化纖研究所提供研究所提供國產(chǎn)和進口國產(chǎn)和進口PEPE纖維性能比較纖維性能比較國產(chǎn)和進口纖維截面國產(chǎn)和進口纖維截面SEM照片照片存在的問題和今后的工作存在的問題和今后的工作p進一步提高國產(chǎn)高強進一步提高國產(chǎn)高強PEPE的強度和均勻的強度和均勻性性p研究提高纖維抗蠕變能力的技術(shù)研究提高纖維抗蠕變能力的技術(shù)p提高纖維的使用溫度提高纖維的使用溫度p進一步降低單絲纖度進一步降低單絲纖度小結(jié)小結(jié)p從國防科技發(fā)展的戰(zhàn)略高度出發(fā)，開發(fā)高強高模從國防科技發(fā)展的戰(zhàn)略高度出發(fā)