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小知识:什么是特种纤维?
来源:中国纤维网 添加人:service4 添加时间:2021-11-25

    

      特种纤维一般是指具有高强度高模量并且耐高温的纤维,但也没有严格的定义。一般而言,大家公认的特种纤维有:芳纶(聚对苯二甲酰对苯二胺,PPTA,Kevlar),碳纤维,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维,聚苯并噻唑(PBT)纤维,芳香族聚酯纤维等。

    芳纶纤维是由聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)的液晶溶液经干喷湿纺工艺成型而制得,按分子结构称为“芳香聚酰胺纤维”,美国商品名为Kevlar纤维。早在1968年美国杜邦公司就开始了芳香聚酰胺树脂的合成及成纤工艺研究,于1972年杜邦公司实现了聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的工业化生产,称为B纤维,规模为2000吨/年,1973年改称为Kevlar纤维。芳纶具有优异的力学性能,抗张强度280kg/mm2,模量为6480 kg/mm2(kevlar 29)和13300 kg/mm2(kevlar 49),断裂伸长率为2.3~4.0%,比重轻(d=1.44g/c m3),而且耐高温(可在250℃以下使用)。

    芳纶纤维主要应用于飞机、火箭、导弹等航空、航天等器具中使用的复合材料,此外还用于汽车、船舶、防弹衣、滑雪板等应用领域的复合材料,以及绳缆,耐高温过滤材料等。

    碳纤维是以合成纤维或人造纤维为原料,在张力下经热处理预氧化成不熔纤维,进 一步在惰性气氛下高温烧制碳化(或称石墨化)而成。其原料主要有聚丙烯腈纤维(PAN),粘胶纤维和沥青纤维(Pitch).碳纤维技术于1959年首次出现于美国,1964年英国人对碳纤维技术进行了重大改进,形成了现在的碳纤维工业技术。碳纤维具有优异的力学性能,抗张强度为360-720 kg/mm2,模量为2.4万-3万kg/mm2,断裂伸长率为1.5-2.0%,耐高温(可在380℃左右使用), 但比重稍高于芳纶 (碳纤维比重为1.76-1.8g/c m3).碳纤维主要应用于飞机,火箭,导弹,卫星等航空航天器具中使用的复合材料,也可用于赛车,船舶,防弹衣,滑雪板,钓鱼杆,网球拍等需要高强度力学性能用品的制造。

    超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的制造技术国际上出现于1978年,国内于1985年左右开始了超高分子量聚乙烯的成纤技术研究。现在的超高分子量聚乙烯纤维(分子量为100万-500万)是采用凝胶纺丝-超高倍牵伸技术制备的,目前此技术在国内已工业化。商品的超高分子量聚乙烯纤维性能为:抗张强度2.4-3.8GPa/mm2,抗张模量88-166GPa/mm2,断裂伸长率2.7-3.6%,比重0.97-0.98 g/c m3。但其熔点在150℃左右,因此使用温度在100℃以下。超高分子量聚乙烯纤维主要用于制作防弹衣,降落伞,强力绳索,高级包装材料等。也用于制造使用温度较低的复合材料。

    国内还未见工业化的聚苯并噻唑(PBT)纤维和芳香族聚酯纤维。

    特种纤维具有重要的军事用途,其制造技术及研发情况,均属各国技术保密内容。但进一步提高特种纤维的性能,改进特种纤维的制造工艺应是它们的研发趋势。