高強高模纖維課件

1、高強高模纖維高強高模纖維高強高模纖維High strength and high modulus fiber高強高模纖維關(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 高強高模纖維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其它纖維其它纖維高強高模纖維工業(yè)化高強纖維及性能工業(yè)化高強纖維及性能高強高模纖維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

2、料（主要為聚丙烯腈基碳纖維和瀝青基碳纖維）（主要為聚丙烯腈基碳纖維和瀝青基碳纖維）高強高模纖維高強聚乙烯醇（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)高強高模纖維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18

3、0GPa，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、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。高強高模纖維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*高強高模纖維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%zylonHM

4、3.72802.51.560.668650zylonAS3.71803.51.54268650對位芳族聚酰胺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)0.285.6301.401.541550高強高模纖維PBO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

5、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。高強高模纖維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)

6、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。 高強高模纖維芳綸纖維芳綸纖維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

7、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)晶度很高高強高模纖維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高強高模纖維芳綸生產(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)求高強高模纖維我國芳綸發(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

8、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)芳綸紙高強高模纖維高強高模高強高模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)高強高模纖維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 卷繞卷繞高強高模纖維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

9、代烴，苯及其衍生物汽油，低聚烴，鹵代烴，苯及其衍生物高強高模纖維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模纖維高強高強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)求高強高模纖維0 層層90 層層防彈防彈UD是無緯復(fù)合材料是無

10、緯復(fù)合材料高強高模纖維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 高強高模纖維UD截面掃描電鏡照片截面掃描電鏡照片高強高模纖維我國高強我國高強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高強高模纖維國產(chǎn)和進口國產(chǎn)和進口PEPE纖維性能比較纖維性能比較高強高模纖維國產(chǎn)和進口纖維截面國產(chǎn)和進口纖維截面SEM照片照片高強高模纖維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高強高模纖維小結(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