第九章無機纖維.

1、第九章 無機纖維無機纖維是指由天然無機物經物理或化學方法加工制成的仍屬于無機物質的纖維材料。 第一節(jié) 金屬纖維的結構性能特征p213金屬纖維是指由金屬材料制成的具有細長形態(tài)及有一定可撓性的纖維材料。金屬纖維可以單獨制成紗線使用，也可以和其他紡織纖維混合在一起形成紗線使用，或直接混合成為非織造織物，更多的使用形式是將無機纖維或者織物直接與其他材料（如樹脂、水泥）復合在一起使用。方法類型成形方法舉例線材拉伸法切削成形法溶解紡絲法粉末冶金法單絲拉伸法（單纖維拉紳法）、復絲拉伸法（集束拉伸法）旋削法、金屬絲切割法、高頻振動切削法、融液紡絲法、玻璃包覆紡絲法、噴液急冷法、粉末-粘結劑燒結法表9-2 不銹

2、鋼纖維與其他纖維的性能比較p214纖維性能不銹鋼纖維玻璃纖維棉纖維錦綸纖維滌綸纖維比重（kg/m3）7.982.51.541.141.38初始模量(CN/dtex) 34231068937.126.54462相對強度(CN/dtex) 2.74.58020028713.86.24.25.2結節(jié)強度(CN/dtex) 1.92.50.92.74.94.36.03.84.4伸長率（%）1.02.03.137284520323%伸長時的回彈率（%）100(1.0%時)66(1.5%時)10074(2.0%時)45(5.0%時)9810095100標準回潮率（%）007.03.55.00.40.5軟化

3、點（k）1023453513溶解點（k）16731723488493528533熱特征700（k）時強度損失10%不燃，616（k）時，強度損失50%393（k），1.8104秒時黃變，423(k )時分解從溶融起開始燃燒從溶融起開始燃燒體積比電阻（108m)72210174.5101971014對酸的影響對硝酸、磷酸穩(wěn)定，受鹽酸、硫酸侵害能為熱磷酸、濃硫酸、濃鹽酸溶解能為熱稀薄酸、冷強酸分解濃鹽酸、濃硫酸、濃硝酸能發(fā)生伴有溶解的部分分解。濃鹽酸、75%硫酸、濃硝酸能使強度下降對堿的影響不受影響受侵害在氫氧化納中膨潤有一定耐堿能力強堿條件下強度下降纖維性能不銹鋼纖維玻璃纖維棉纖維錦綸纖維滌綸纖

4、維（一）融液紡絲法p216金屬在噴入煤氣的作用下溶融成液態(tài)。從坩鍋下方的噴絲口噴出，噴絲口下方側向吹入的煤氣在溶體表面形成氧化皮膜，可防止金屬液固化成液滴，依靠長絲下端1020m/s的卷取速度可以獲得直徑100300m的連續(xù)長絲纖維。這一方法適用于各種純金屬和合金材料制作細線。玻璃包覆熔融紡絲法示意圖（二）玻璃包覆溶融紡絲法p216它是將表面被高粘性玻璃包覆的金屬棒素材溶融，送入噴絲口，利用玻璃的可紡性能與金屬材料一起進行復合紡絲，可紡出直徑在10m以下的細金屬纖維。用這種紡絲方法紡出的纖維截面，圓整程度比較好。第二節(jié) 玻璃纖維的結構性能特征p218一、玻璃纖維的成形方法坩堝拉絲法，玻璃球法；

5、熔融紡絲法玻璃纖維種類:1按含堿量（Na2O、K2O）分，可以分成：（1）有堿玻璃纖維（堿性氧化物含量12%），也稱A玻纖（2）中堿玻璃纖維（堿性氧化物含量6%12%）（3）低堿玻璃纖維（堿性氧化物含量2%6%）（4）無堿玻璃纖維（堿性氧化物含量2%），也稱E玻纖2按纖維直徑分，可以分成：（1）粗纖維（纖維直徑30m）（2）中級纖維（纖維直徑20m）（3）初級纖維（纖維直徑1020m）（4）高級纖維（纖維直徑39m）也稱為紡織纖維3按外觀形態(tài)分，可以分成：（1）連續(xù)長絲束纖維（2）短切纖維（3）粉末狀纖維（4）空心纖維（5）磨細纖維4按纖維性能分，可以分成：（1）高強度纖維：用作結構性材料，也

6、稱S玻纖（2）低電介纖維：用作電緣性及透波性材料，也稱D玻纖（3）耐化學性纖維：用作耐酸、耐腐蝕性材料，也稱C玻纖（4）耐電腐蝕纖維：用作耐電蝕材料，也稱E-CR玻纖（5）耐堿纖維：用作耐堿材料，也稱AB玻纖三、玻璃纖維的組成與結構玻璃纖維的主要成份是二氧化硅及鈉、鉀等一價氧化物、鋇等堿金屬二價氧化物、鋁的三價氧化物等.表9-5 纖維的物質組分（重量百分比）纖維成分E玻纖C 玻纖S玻纖SiO2Al2O3，F(xiàn)e2O3CaOMgONa2O，K2OBa2O3BeO52.414.417.24.60.810.664.44.113.43.39.64.70.964.425.010.50.3E玻纖（Elect

7、rical）具有優(yōu)良的延展性、強度、剛度、電性能和抗老化性能；C玻纖（Corrowion）比E纖維更好的抗化學腐蝕性，但成本高而強度較低；S玻纖（Stretch ）具有更高的初始模量和更好的耐高溫性能，但價格更高，故多用于高級器材中。四、玻璃纖維的性能p220（一）物理性能玻璃纖維的強度比較高，強度規(guī)律有兩個特點：一是無堿纖維的強度比有堿纖維高，且含堿量愈高，強度下降愈多，這和纖維中混入含堿氧化物后，結構受到影響有關. p221玻璃纖維的初始模量基本上要比常規(guī)紡織纖維大5倍以上，只要在纖維中加入BeO、MgO都會增大初始模量。P221玻璃纖維耐熱性很好，導熱系數(shù)只有玻璃的 。用它制成隔熱材料，

8、效果很好。（二）化學性能除了濃堿、濃磷酸和氫氟酸外，玻璃纖維幾乎能耐所有的化學幾乎能耐所有的化學藥品藥品。其中，有堿纖維對酸的穩(wěn)定性較高，能耐酸；而無堿纖維的耐酸能力便很差，但耐水性很好；中堿纖維和無堿纖維的耐堿能力接近。 201401四、玻璃纖維的性能（一）物理性能玻璃纖維的比重約為常規(guī)紡織纖維的一倍左右。玻璃纖維的初始模量基本上要比常規(guī)紡織纖維大5倍以上 玻璃纖維的耐熱性很好，但其導熱系數(shù)只有玻璃的 。制成隔熱材料效果很好。 （二）化學性能 除濃堿、濃磷酸和氫氟酸外，玻璃纖維幾乎能耐所有化學藥品。其中，有堿纖維對酸穩(wěn)定性較高，能耐酸；無堿纖維耐酸能力差，但耐水性好；中堿纖維和無堿纖維的耐堿

9、能力接近。 玻璃纖維化學穩(wěn)定性主要取決于纖維中SiO2的含量與堿金屬氧化物的含量；如增加SiO2或Al2O3或ZrO2及TiO2的含量可提高纖維的耐酸能力；如加入CaO、ZrO2、ZnO含量可提高纖維的耐堿性，在加入Al2O3、ZrO2、TiO2提高耐酸能力的同時，纖維的耐水能力也相應得到提高；但堿金屬氧化物含量的增加則會使纖維的耐化學藥品能力降低。所以，如需擴大耐化學藥品能力，則需在增加SiO2的同時降低堿金屬氧化物的含量。201401五、玻璃纖維的應用p222第三節(jié) 碳纖維的結構性能特征 習慣上將在10002300范圍內碳化得到的纖維稱為碳纖維（CF），把在2300以上碳化得到的纖維稱為石

10、墨碳纖維（GPCF）。 碳纖維是由有機纖維經固相反應轉變而成有機纖維經固相反應轉變而成，是一種非金屬材料，它不屬于有機纖維，但從成形方法看，也又不同于一般的無機纖維。石墨碳纖維有類似于石墨的結構。導電性好并有金屬的光澤，含碳量超過98%。碳纖維性能優(yōu)秀，拉伸斷裂強度和模量可達24Gpa和400700Gpa，質強而且很輕，并有耐高溫、耐腐蝕、耐幅射的功能。一、碳纖維的種類1按制備碳纖維的原料，可將它分成以粘膠（纖維素）纖維為原料的粘膠基粘膠基碳纖維，以聚丙烯腈纖維為原料的聚丙烯腈基聚丙烯腈基碳纖維，以瀝清為原料的瀝清基瀝清基碳纖維和以酚醛樹脂為原料的酚醛樹脂基酚醛樹脂基碳纖維等多種最重要的碳纖維

11、系列。2按纖維的力學表現(xiàn)，可將它分成通用通用碳纖維（General-Purpose，Gp）和高性能高性能碳纖維（High-Purpose，Hp）。在高性能碳纖維中，又可再分為高強型高強型碳纖維(High tenacity，HT)和高模型高模型碳纖維（High modulus，HM）兩類。3按纖維功能，可將它分為受力結構受力結構碳纖維、活性活性碳纖維、導電導電碳纖維、耐燃耐燃碳纖維、耐磨耐磨碳纖維。二、碳纖維的制造（一）粘膠（纖維素）基碳纖維的制造 首先將纖維置于惰性氣氛中作低溫（400以下）穩(wěn)定化處理，進行預氧化預氧化，然后在400以上實現(xiàn)芳構化芳構化過程，獲得石墨類結構，形成碳纖維和石墨纖維

12、。五個溫度階段：第一階段：升溫度至50150，排出吸附水。第二階段：升溫度至150240，纖維素環(huán)上的羥基將以水的形式脫除，生成C=O和C=C第三階段：升溫度至240400，鍵斷裂，產生水、CO、CO2，到達400時，整個纖維素環(huán)破壞，生成C4殘鏈：第四階段：升溫度至400700，通過芳構化生成碳的六元環(huán)，同時釋出氫和甲烷等；再升溫至9001600即生成石墨類結構，形成碳纖維。第五階段：溫度再升高，即形成沿纖維軸取向的亂層石墨層片，在溫度升高至220028 00的石墨化溫度時，形成石墨纖維，利用塑性拉伸，可使纖維的拉伸強度和初始模量大幅度提高。（二）聚丙烯腈（腈綸）基碳纖維的制造 用作碳纖維的

13、聚丙烯腈纖維和民用的同名纖維不同，還應含有丙烯醛、甲基丙烯酸、羥乙基丙酸烯腈、甲基乙基酮等共聚物，分子量也應比民用聚丙烯腈略高，約810萬。1. 聚丙烯腈纖維（亦稱PAN原絲）送入氧化爐中，在空氣環(huán)境下緩慢加熱至200300實施預氧化處理。2. 在惰性氣體保護下，將預氧絲置于8001500條件下進行碳化反應。在碳化過程中，纖維分子結構單元中的非碳原子N、H、O等被逐個破解出去，碳含量亦從約60%提高到92%以上，隨碳化溫度提高，纖維力學性能發(fā)生變化，模量逐漸變大，伸長率逐漸減少，并在10001700之間出現(xiàn)了強度最大值，此時，碳纖維形成。 如作石墨化處理（含碳100%），可以在20003000

14、 高溫密閉條件下進行處理，使用氟氣或氦氣做保護氣體。第四節(jié) 陶瓷纖維的結構性能特征（略）石棉纖維石棉纖維石棉纖維照片和能譜石棉線（紗）玻璃纖維玻璃纖維耐堿玻璃纖維網格布玻璃纖維玻璃纖維玻璃纖維玻璃纖維網格布玻璃纖維自粘膠帶玻璃纖維耐堿網格布玻璃纖維桿無堿玻璃纖維布玻璃纖維膠帶碳纖維碳纖維碳纖維結構 石墨纖維層狀結構碳纖維東麗碳纖維碳纖維管炭纖維全新6X碳纖維管結構碳纖維瓦陶瓷纖維硅酸鋁陶瓷纖維陶瓷纖維線硅酸鋁陶瓷纖維陶瓷纖維陶瓷纖維陶瓷纖維毯耐火陶瓷纖維布硅酸鋁纖維金屬纖維446號耐熱不銹鋼纖維金屬纖維 .銀離子抗菌纖維紡織醫(yī)療用銀纖維金屬纖維特種纖維網金屬纖維混紡府綢金屬纖維混紡平布Tenc

15、el纖維織物 Tencel纖維是一種溶劑型纖維素纖維,是英國Acordis公司經過十年的開發(fā)，到上世紀90年代實現(xiàn)商業(yè)應用，被稱為“21世紀綠色纖維”。特性：l Tencel具有較高的干濕強度，干濕強比85%l 具有較高的溶脹性，干濕體積比1：1.4l 獨特的原纖化特性，可獲得獨特的桃皮絨風格l 良好的可紡性，可純紡，或與棉、毛、絲、麻、化纖、羊絨等混紡交織。新型纖維織物及功能織物Tencel纖維織物Tencel的規(guī)格l 細度：1.4dtex，1.7dtex，2.4dtex，3.3dtexl 平均長度：38mm，51mm（適合于棉紡和中長型紡紗系統(tǒng)）60mm，80mm（適合毛紡系統(tǒng)）l 型號：

16、G100標準型為原纖化天絲；A100為非原纖化天絲Tencel的應用竹纖維織物 竹纖維有天然竹纖維和再生竹纖維之分，其產品價值和風格不同，但都具有抗菌特性。竹子中含有天然抗菌成分“竹醌”，在自然環(huán)境中保持不蟲蛀、不霉爛。竹纖維具有良好的透氣性，懸垂性，吸濕性，耐磨性等，但濕強較低，通常與其它纖維混和增強產品的穩(wěn)定性。可用來開發(fā)夏季家用紡織品、機織針織面料和服裝。竹纖維織物產品編號:TZBW007產品名稱:竹纖維五趾襪詳細說明: 成份：85%竹/15%氨綸克重：45g/雙襪子說明： 竹纖維的特殊纖維結構決定了用它制造的襪子具有極佳的導濕排濕功能，再加上類似絲綢般的滑爽感穿著行走倍感舒適。竹纖維襪

17、的特別之處是它具有特異的抗異味性。用戶反饋的大量信息中90%以上的使用者確認竹纖維襪具有確切的抗臭功能。其中部分使用者還反映穿著后腳汗減少明顯，足癬癥狀明顯改善。此優(yōu)點緣于竹纖維的天然抗菌性。根據權威部門的檢測竹纖維對白癬菌等細菌具有抗菌性。Modal纖維織物 莫代爾（Modal）是奧地利蘭精公司開發(fā)的高濕模量的再生纖維素纖維，原料采用歐州櫸木，先將其制成木槳，再紡絲加工成纖維，是100%的天然纖維，對人體無害，并能夠自然分解，綠色環(huán)保。 Modal紗線織物的特點： 1、柔軟、順滑、絲質感強； 2、有絲般的光澤； 3、反復洗滌依然柔順； 4、極好的吸濕透氣性； 5、色彩艷麗； 6、不會產生原纖

18、化。Modal紗線是高檔針織，機織面料的首選用紗。由于其杰出的透氣性和易打理的特點，在女士外套、內衣、運動服裝和家用紡織品中應用越來越廣泛。 PTT纖維織物PTT纖維的特性： 1.低負荷拉伸恢復性良好 2.可低溫染色 3.柔軟的手感，良好的干爽性和新穎的懸垂性 4.更好的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性 5.能夠保持熱定型時產生的褶裥和折皺 6.易洗和抗皺性 7.良好的耐氣候性 8.與天然纖維、化學纖維混紡，獲得最終產品的優(yōu)良性能PTT纖維織物牛奶蛋白纖維織物 牛奶蛋白纖維是將液態(tài)牛奶脫水，脫脂，加柔和劑經濕紡工藝紡制而成，含有17種氨基酸，以牛奶絲織布做成內衣有潤膚、養(yǎng)膚的功效，面料質地輕盈柔軟，透氣，導

19、濕，是制作兒童服裝和婦女內衣的理想面料。牛奶蛋白纖維織物高性能膜織物除塵用膜：除塵用膜： 該PTFE薄膜厚薄均勻、透氣量大、化學穩(wěn)定性好、摩擦系數(shù)小，耐溫等級高。膜表面微孔化，替代了粉塵層，接近于真正的表面過濾。由于膜表面極其光滑，憎水性及粉塵剝離性能十分良好，故清灰效果好，幾乎可達到零排放。過濾效率也可達到99.999%，是袋式除塵袋的最佳濾料。 該微孔薄膜具有如下特點：該微孔薄膜具有如下特點：過濾效率高；運行阻力低；過濾速度大；應用范圍廣等特點，可以減少運行費用，節(jié)約能源，延長使用壽命。 高性能膜織物凈化過濾用膜5000倍電鏡照 凈化過濾用膜：凈化過濾用膜： 凈化過濾用微孔薄膜覆合過濾材料

20、是以聚四氟乙烯為原料，經膨化拉伸后形成一種具有多微孔性的薄膜，將此薄膜用特殊工藝覆合在各種織物或紙質基材上，成為新型過濾材料。該濾料孔徑小且均勻、空隙率大、在保持空氣流通的同時，可以過濾包括細菌在內的所有塵埃顆粒。達到凈化及且通風的目的。廣泛運用于制藥、生化、微電子和實驗室耗材等領域。直接與間接涉及的范圍有制藥、釀酒、純水與特需水制備、飲料乳品行業(yè)、化學試劑、生化試劑以及微電子行業(yè)發(fā)酵罐空氣過濾、微電子工廠凈化過濾、抗菌藥液的過濾和分離、藥品生產、醫(yī)院、商業(yè)辦公室大樓空調等。 高性能膜織物織物服裝用膜：織物服裝用膜： 織物用PTFE雙向拉伸膜，薄膜厚度約為2535m ，氣孔率為82%，平均孔徑

21、為0.3m ，孔徑范圍0.2m -0.5m ,小于輕霧的最小值(20m-100m),而遠大于水蒸氣分子直徑(0.0003m-0.0004m)，使水蒸氣能通過這些永久的物理微孔通道擴散，而水滴不能通過。同時PTFE薄膜是拒水的，因而這樣的薄膜具有優(yōu)良的防水透濕性能；同時，該薄膜又具有較強的防風性能。經與其他面料復貼后，成為用途廣泛的服裝面料。經PTFE雙向拉伸膜復貼后的服裝面料，廣泛應用于運動服裝；防寒服裝；雨具織物；消防、防生化、防毒、浸水作業(yè)等特種防護服；軍用、醫(yī)護用服裝；鞋、帽、手套等輔料；睡袋、帳篷等材料。 高性能膜織物多功能防護服裝面料AllDry布料是極星公司與功能面料商共同開發(fā)的極

22、星戶外快干服裝專用面料。該面料分為兩類：A）原發(fā)性快干面料原織物的纖維結構的特殊性而形成的快干功能，主要原理是靠異型纖維或中空纖維在面料內形成虹吸毛細孔，汗分或水分在布面上迅速擴散，蒸發(fā)面積增大，迅速快干；B）后整性快干面料原織物的纖維為普通結構并無快干功能，胚布完成在后整染階段，通過加入特別的后整染劑對布料進行處理，增加面料的潤濕性形成虹吸毛細孔導汗功能，令布料迅速快干。 多功能防護服裝面料DryBulk布料是一類具有良好防風性能、防霜性能和卓越透氣性能的超薄兩層面料，主要用于高寒保暖羽絨睡袋、高寒保暖極地登山羽絨服裝和春夏季超輕干爽防風衣褲。該類面臨的特點是防撕裂、超輕薄、高透濕、高防風、

23、高防水及防結霜。是理想的防寒保暖功能性面料。 多功能防護服裝面料 WetFree布料是極星公司與專業(yè)功能面料商共同開發(fā)的極星戶外壓膠及滑雪服裝專用面料。該面料分為三類：A）三層防水透氣快干面料；B）二層半防水透氣快干面料；C）二層防水透氣快干面料。防水透濕面料 防水透濕織物是一種經PU涂層或貼合的可呼吸布料，它不僅有防水功能，且兼具可呼吸之透濕功能，使人體產生之熱氣、汗液可透過織物而排出體外，而外界環(huán)境下之雨水或雪水不能進入體內，達到防水透濕之機能。 LAYTEX防水透濕布憑著從原絲至后整理加工的可靠技術，經高技術涂層或貼合，被賦予優(yōu)秀的透濕透氣（高達8000g/m2*D）、高耐水壓（高達10

24、000mm）、防風、高潑水（TEFLON）等性能，它能拒絕水分和冷空氣入內，并把人體排出的濕氣排出外面，使您的身體長久保持干爽和舒適。 LAYTEX防水透濕布具有環(huán)保（取代PVC）、高張力、耐低溫（-40）、基重輕、耐高水壓、耐老化、厚薄均勻等特性，有很強的國際市場競爭性，成為眾多國際知名品牌的選擇，如DECATHLON、KAPPA等。用途：雨衣、風衣、登山服、航海服、釣魚褲、馬衣、賽車服、機車裝、防寒夾克、時裝、鞋材、 手 套、帽材等。 吸濕排汗織物獨獨 特的特的“十字十字”形、形、“五葉五葉”形等的異形等的異面紗，經先進的后整理工藝，賦予織面紗，經先進的后整理工藝，賦予織物纖維很強的吸濕快

25、干性能，從而在物纖維很強的吸濕快干性能，從而在人體與織物間形成舒適干爽的人體與織物間形成舒適干爽的“小氣小氣候候”。其濕氣爬升高度、擴散速度、。其濕氣爬升高度、擴散速度、擴散時間、蒸發(fā)率遠高于普通織物。擴散時間、蒸發(fā)率遠高于普通織物。該織物透氣、吸濕、快干、舒適、清該織物透氣、吸濕、快干、舒適、清潔、柔軟順滑，是運動服、休閑服、潔、柔軟順滑，是運動服、休閑服、襯衫的極佳面料。襯衫的極佳面料。COTTONX 系列系列 LAYTEX家族利用家族利用NYLON66紗材織造具有很強棉質感的紗材織造具有很強棉質感的面料。其特殊的分子結構經面料。其特殊的分子結構經ATY加工加工及后整理，形成外觀飽滿、手感

26、柔軟及后整理，形成外觀飽滿、手感柔軟的棉質效果，具有類似杜邦的棉質效果，具有類似杜邦SUPPLEX的風格與物性。是休閑裝、的風格與物性。是休閑裝、運動服、夾克、襯衫的理想面料。運動服、夾克、襯衫的理想面料。Amicor抗菌纖維織物Amicor抗菌纖維是全球最大纖維生產公司英國Acordis（阿考迪斯）公司發(fā)明的抗菌纖維。Amicor抗菌織物的特點：l 對人體的安全性高l 耐洗性好，經200次洗滌，抗菌效果不減l 抗菌針對性強，針對人體的有害細菌l 永久使用，抑制真/細菌的繁殖l 產品適用性強，可與多數(shù)天然纖維或和化纖混紡，30%就能達到抗菌效果Amicor抗菌纖維織物的應用： 床上用品，內衣、運動衫，老年、孕婦、嬰兒服裝，鞋內襯，襪子，醫(yī)院、酒店及艱苦環(huán)境紡織品的開發(fā)。電子顯微鏡 電子顯微鏡技術（electron microscopy)是研究材料微細結構的重要手段。透射電鏡（