产业用纺织品_部分1（共计649页） .ppt

新兴的学科 重点 定义 类别 历史难点 表现形态 三种 新兴的学科 纺织业 textileindustry 是工业经济的代表 以纤维为中心 以市场为导向 目前国际通用的纺织品三大应用领域服装用纺织品 包括服装面料 辅料 服饰配件等 家用装饰用纺织品 包括床上用品 地面铺设 挂帷遮饰 家具覆盖 墙面贴饰 家居杂饰和卫生盥洗等 产业用纺织品 包括农用 工业用 军事用 建筑用 汽车用 医疗卫生用 航空航天用等 纺织品用于军事 纺织品用于航空航天 用于制做帐篷 用于遏制油的泄漏 用于制造人工心脏 用于制做安全带 用于茶袋包装 用于轮胎帘子布 用于婴儿尿布 用于铺路 用来挡雨 用来包扎伤口 美国纺织品制造商协会 atmi part1产业用纺织品的内涵历史例证 草袋护坡 part1产业用纺织品的内涵 泥房 part1产业用纺织品的内涵 归元寺罗汉堂 part1产业用纺织品的内涵 投石 大同 许家窑人文化以石制品和骨角器为代表 石制品类有 万余件 其中有刮削器 尖状器 雕刻器 石钻 砍斫器 石球等多种形式 仅石球就发现 个 数量之多实属罕见 part1产业用纺织品的内涵一 产业用纺织品的发展历史久远 现代产业用纺织品的历史大概始于 帆布 化学纤维为产业用纺织品开辟了许多崭新的应用领域 1 产业用纺织品可作为其它产品的一个组成部分 可直接对其产品的强度 使用性能以及其它特性产生影响 例如 轮胎中加入的帘子布 2 产业用纺织品可作为加工其它产品过程中使用的一个部件 例如 食品生产过程中使用的过滤用纺织品 造纸过程中造纸机使用的织物 3 产业用纺织品可单独使用来执行一种或几种功能 例如 用于体育场蓬盖的涂层织物 千年穹顶 水立方 产业用纺织品 是用来表示非传统纺织品的一个最普遍使用的术语 使用的其它术语还有 技术纺织品 technicaltextile 高性能纺织品 highperformancetextile 高技术纺织品 hightechtextile 工程纺织品 engineeredtextile 产业织物 industrialfabrics 技术织物 technicalfabrics 三 产业用纺织品与非产业用纺织品的区别 1 产业用纺织品的应用领域和使用对象不同 使用纺织品的主要行业广告 advertising 农业 agriculture 汽车 automotive 航空 aviation 使用纺织品的主要行业建筑 building 使用纺织品的主要行业陶瓷 ceramic 化工 chemical 计算机 computer 电力 electrical 环保 environmentalprotection 渔业 fishing 食品 food 家具 furniture 家用纺织品 hometextile 园艺 horticulture 庭院设计 landscaping 制革 leather 机械工程 mechanicalengineering 医疗 medical 采矿 mining 石油工业 oilindustry 包装 packaging 造纸 paper 制药 pharmaceutical 塑料 plastics 印刷 printing 回收 recycling 橡胶 rubber 二妃山 航天 space 纺织 textile 交通运输 transportation 金属拉丝 wire 木材加工 woodprocessing 2 性能要求不同对产业用纺织品的性能要求很高 3 所用材料不同产业用纺织品注重功能 而美观 如颜色等 并不是很重要 4 加工方法和使用的设备不同生产造纸机用织物必须使用特制的重型织机 其宽度很宽 最宽可达2740cm 5 测试方法不同产业用纺织品测试也具有一定的难度 许多时候在试验室里不可能完全模拟产业用纺织品现场实际使用情况 传统纺织品的试验方法通常不适宜产业用纺织品 对于产业用纺织品而言 根据其用途从测试的结果即可认定其性能的好坏 得到客观的评定 这使得建立产业用纺织品的测试手段和试验方法相对容易一些 因此 确定其性能评定标准也是比较容易的 6 使用寿命不同通常产业用纺织品的寿命要比传统纺织品长得多 7 价格不同由于产业用纺织品具有许多优异性能 因此它的价格比传统纺织品高 四 产业用纺织品的分类 按加工过程使用的原料分类 例如 由玻璃纤维制成的产业用纺织品 按加工方式和 或 生产技术分类 例如 非织造产业用纺织品 按产业用纺织品的主要产品品种分类 例如 帆布 过滤布 按产品的最终用途分类 例如 土工织物 医疗用纺织品 按用途分为12个类别 1 农用类 agrotech 2 建筑类 buildtech 3 服装类 clothtech 4 土工类 geotech 5 家装类 hometech 6 工业类 indutech 7 医用类 meditech 8 交通类 mobiltech 9 环保类 oekotech 10 包装类 packtech 11 防护类 protech 12 体育类 sporttech 来源 法兰克福 重点 国内外现状与发展难点 分类统计方法 五 产业用纺织品的市场情况 引言 产业用纺织品的市场正在不断地扩大 这是由于其性能和用途决定的 产业用纺织品还有很多未知的领域 需要去探索应用 因此它是一个不断发展着的领域 随着技术和经济的发展 新的应用领域还在不断的开发 其市场也在不断的扩大 在德国产业用纺织品的销售量已占纺织用料的39 超过服装用纺织品 30 和家装纺织品 31 而且这一比例还在增加 英国davidrigbyassociates公司调查 20世纪80年代国际产业用纺织品市场迅速发展 1985年销售总额为330亿美元 其中北美和西欧占2 3 1990年达425亿美元 1995年达500亿美元 2000年达600亿美元 这时亚洲市场的发展速度已超过北美和西欧 而到2005年可达720亿美元 亚洲市场预计比北美和西欧市场大近两倍 表世界各地区产业用纺织品市场情况 单位 亿美元 1985年1995年2000年1985年 1995年1995年 2005年平均增长率 平均增长率 西欧90 2122 0157 03 12 6东欧25 417 432 6 3 76 5北美113 0153 0189 03 12 2南美10 715 622 83 93 9亚洲75 5159 0259 07 75 0澳洲4 86 29 12 93 7其它12 426 853 88 07 2总计332 0500 0724 04 23 8 表2005年各类产业用纺织品市场发展情况预测 单位 亿美元 1985年1995年2000年2005年1985年 1995年1995年 2005年平均增长率 平均增长率 24 634 742 649 43 53 614 626 833 943 26 24 950 560 767 976 41 92 34 711 818 626 69 68 539 363 077 896 84 84 450 475 892 81164 24 336 466 678 295 36 23 786 71151311442 82 36 710 012 716 15 14 911 318 123 229 24 84 94 512 016 422 310 06 48 715 720 325 16 14 8 part2我国发展目标 一 我国产业用纺织品领域概况衣着用比重偏大 产业用 装饰用比重较低 人们居住条件的改善 农业 水利 交通 建筑等行业对产业用纺织品需求的增加 纺织新技术的运用 新材料的开发 将进一步拓展纺织品的应用领域 十五 期间 我国产业用 装饰用纤维消费潜力很大 总体会出现市场扩张的发展趋势 二 产业用纺织品 十五 目标十一五延续了这种调整我国产业用纺织品衣着用 装饰用 产业用纺织品的比重 由2000年的 67 20 13调整到2005年的 64 21 15 表我国 十五 规划指标1999年2000年2005年年均增长速度 衣着用 万吨 7648119122 40装饰用 万吨 2282423004 30产业用 万吨 1481572136 30三大类比重67 20 1367 20 1364 21 15 纺织工业 十五 发展规划纲要 关于产业结构调整指出 对化学纤维制造业 纺织机械制造业以及产业用纺织品的生产继续实施调整和发展的政策 提高其产品的开发能力和集约化程度 使之成为纺织工业主要的增长点 十一五延续了这种调整 纲要指出 产业用纺织品在国外被称为 技术性织物 其大部分产品附加值较高 是纺织工业新的增长点 十五 根据我国相关产业对纺织品的技术要求 要积极开发产业用纺织品 重点发展 蓬盖类材料 栽培基材 土工织物 医疗卫生保健材料 工业用材料 建筑材料 环保材料 防护材料 包装材料 骨架材料 汽车内饰材料等 part3我国产业用纺织品的发展方向 一 现状和发展前景 中国自改革开放以来 产业用纺织品市场也得到迅速发展 据不完全统计表明 88年产业用纺织品产量为53万吨 93年为86万吨 97年为132万吨 2000年达到173 8万吨 12年间年均增长率为10 表2000年产业用纺织品分种类产品产量单位 万吨名称产量名称产量骨架材料20 5农业用纺织品4蓬帆布25过滤 包括烟嘴 15渔业用纺织品20 6国防用布4工业用呢1 5屋顶材料1 2革基布17医疗用布20土工织物4包装材料10工业用毡 瓦5文体用品3汽 火 车内饰布5绳 带 缆7防护服7绝缘隔音材料4总计173 8 表我国产业用纺织品进出口金额金额 亿美元年份出口进口19959 422 98199610 271 74199710 032 7319989 532 16199910 472 62200011 833 95 21世纪的我国产业用纺织品市场 第一 我国国民经济仍将保持高速发展的势头 国民经济各部门的发展要求提供更多的产业用纺织品 第二 我国化纤工业的发展为产业用纺织品的发展提供了物质基础 第三 我国城乡居民生活水平的不断提高 第四 中国加入wto 在挑战的前提下给了我们巨大的机遇 2001年 我国的产业用纺织品的需求量在280万吨以上 二 产业用纺织品的具体发展前景 土工织物 汽车用纺织品 蓬帆布 人造革和合成革基布 造纸用纺织品 渔业和农业用纺织品 建筑用纺织品 医疗 保健用品 过滤材料 防护服 国防 军工用新材料 其它 1 土工织物 目前国家正在抓基础建设 并进一步提出开发中西部地区 以改善整个国家的生态环境 目前正在建设和即将进行的跨世纪水利工程有长江深水航道整治工程 太湖流域整治工程 南水北调工程 治理黄河和淮河工程 此外 西气东输 西煤东运等工程已经开工 西部大开发涉及建设一批铁路 2005年全国公路公里数达到160万公里 其中高速公路2 5万公里 一批水利工程建设和水土保持工程正在加紧进行 这些项目需要逐步采用土工织物 1998年我国土工布用量仅为3万吨 至2000年统计达5万吨 2010年有可能达到10万吨 2 汽车用纺织品 中国加入wto后 汽车工业的发展速度加快更为明显 需要大量内饰材料及其它汽车用纺织品 汽车内饰材料包括 铺垫织物 座椅面料 车门内饰面料 隔垫材料 顶棚材料 安全带等 轮胎工业亦需要相应发展 涤纶帘子线更适合于子午线轮胎 锦纶帘子线已趋于饱和 摩托车 自行车及传动带等其它骨架材料仍将发展 3 蓬帆布 结构上目前以短纤维为主 将逐步转到长丝与短纤维并重 品种火车 汽车用蓬布 仓储用布 塔布 炮衣 箱包用布 以及随着新型蓬盖布的出现 其用途大为拓展 包括灯箱布 各种帐篷 建筑用布 游乐设施 各种游艇用布等 4 人造革和合成革基布 大部分是机织布经磨毛等工艺处理后涂层 这部分产品有些与蓬帆布交叉 难于分清 一部分是非织造布包括针刺和水刺基布 目前约占基布总量的15 这类产品的比例正逐步增长 发展超细纤维的非织造布为基布 用以开发高档的鞋革及衣革 5 造纸用纺织品 包括成形网 压榨用毛毯及烘干用布除了数量外 主要是质量上差距 进口造纸毛毯 6 渔业和农业用纺织品 渔业用包括 捕捞 拖网 张网 流刺网 围网 钓具等 养殖 淡水围养 网箱 海水网箱 紫菜及海带养殖 农业用包括 pvc 聚乙烯 耐老化膜 非织造布 遮阳网 防虫网 袋 带 绳 管 喷洒农药防护服 7 建筑用纺织品 防水材料方面 用涤纶纺粘非织造布作胎基涂以改性沥青膜结构建筑材料 8 医疗 保健用品 妇女卫生巾 婴儿尿布 病人和老人失禁用品 病员及医院职工用布 一次性手术衣帽 敷料绷带 铺垫材料 口罩用布及各种保健用品 外科用纺织品 包括缝线 血管移植 心瓣和修复织物 人工关节 纤维性骨板等 人工脏器如人工肝 肺 肾 9 过滤材料 10 防护服 11 国防 军工用新材料 12 其它 包装材料 文体用纺织品 隔音隔热 绝缘材料 工业用毡 瓦 绳 带 缆 各种复合材料 包装材料 文体用纺织品 隔音隔热 绝缘材料 工业用毡 瓦 绳 带 缆 各种复合材料 表2010年产业用纺织品产量预测单位 万吨名称产量名称产量骨架材料及帘子布30农业用纺织品10蓬帆布40过滤 包括烟嘴 20渔业用纺织品25国防用布5工业用呢2屋顶材料13革基布25医疗用布25土工织物10包装材料14工业用毡 瓦7文体用品6汽 火 车内饰布20绳 带 缆10防护服12绝缘隔音材料8总计282 表我国产业用纺织品占纤维总消耗量的比重2000年2005年产业用纺织品消耗量 万吨 173215加工纤维总量 万吨 12101425产业用纺织品用量 纤维加工总量14 15 三 国产业用纺织品与国外的差距及问题 1 纤维总用量的差距 表产业用纺织品占纤维加工总量比例国别产业用纺织品占纤维加工总量 美国 1998年 23西欧 1997年 19 9日本 1998年 45中国 1998年 15 2 工艺技术上的差距 高新技术采用不多 如纺织结构复合材料 耐高温材料 高性能防护服 人工脏器 微孔膜技术 膜建筑的应用 智能或敏感纺织品 活性纺织品 高强高模量材料等 均未得到广泛的推广应用 应用的产品 在性能上与国外产品差距还很大 如 合纤长丝涂层蓬帆布的粘结强力问题 涂层蓬布的自洁性问题 灯箱布的印刷性能 抗芯吸问题 有的还不得不依赖进口 膜结构建筑材料还主要依赖进口 3 化纤原料差距目前在原料方面存在的主要问题是 高性能纤维国内除生产少量碳纤维和超高分子量聚乙烯外 其它没有生产 每年需要进口一定数量的芳香族聚酰胺纤维和超高分子量聚乙烯 聚酰亚胺 聚苯硫醚 高强碳纤维等 以满足各行业不同用途的需要 4 企业规模 企业管理差距目前规模都较小 5 科技开发差距我国产业用纺织品科技开发能力薄弱 6 企业分布问题在企业分布上集中在沿海 其中以广东 江苏 浙江 上海及环渤海地区比较发达 而中西部地区则生产线很少 7 进出口的问题目前我国的产业用纺织品出口量很小 约占产量的10 8 专用纺织机械的差距我国在产业用纺织机械生产上 还不能满足产业用纺织品发展的需要 重点 纤维分类 常规纤维介绍难点 从性能角度理解常规纤维应用 第二章产业用纤维材料 产业用纺织的提高和发展与产业用纺织品的纤维材料的提高和发展息息相关 相互促进 2 2 1棉纤维 18世纪产业革命以来 棉已成为全世界最主要的纺织原料 棉仍是纺织工业的重要原料 棉纤维制品 包括下脚纤维 例如斩刀花 精梳落棉 皮棍花 粗纱头等 在产业用纺织品领域仍有一定的应用 一朵棉花 再生棉 野棉 应用传统的帆布领域依然有重要的应用 应用过滤材料 絮垫 医用卫生材料 填充料 涂层基布 揩布以及特种棉织物等领域 2 2 2麻纤维 麻纤维是从各种麻类植物取得的纤维的统称 韧皮纤维有苎麻 亚麻 黄麻 洋麻等 它们都来自植物的茎 这类纤维质地柔软 适宜纺织加工 商业上称为 软质纤维 大量应用于产业用纺织品领域 叶纤维有剑麻和蕉麻等 是从单子叶植物的叶上获得的 这类纤维比较粗硬 商业上称为 硬质纤维 完全应用于产业用纺织品领域 表2 2 1麻类纤维的化学组成成分苎麻亚麻黄麻洋麻大麻苘麻蕉麻剑麻纤维素65 7570 8064 6770 7683 666 170 173 1半纤维素14 1512 1516 1921 813 3木质素0 8 1 52 5 511 1513 2010 413 205 711 0 包括蛋白质 果胶4 51 4 5 71 1 1 37 80 60 9水溶物4 83 813 51 61 3脂蜡质0 5 1 01 2 1 80 3 0 71 32 30 20 3灰分2 50 8 1 30 6 0 720 92 3其它 含氮物质 0 3 0 6 苎麻织物可应用于铺盖用纺织品 可用作国防工业 工农业用布 例如 皮带尺 钢丝针布基布 过滤布 子弹带 水龙带等 此外 苎麻织物还可作抛轮布 书籍布 服装鞋帽衬 涂层织物基布等 1 苎麻纤维的应用 2 亚麻纤维的应用 它们基本上可属于亚麻帆布类产品 1 亚麻水龙带 因为亚麻断裂强度大 吸水膨胀系数大 断裂伸长小 制织成的亚麻水龙带涨破强度高 渗水量小 受压后不伸长 亚麻水龙带在专门的织机上织造 织物为管状物 2 亚麻工业用布 亚麻工业用布常用干式纺纱经煮练后织造 以平纹及双经平纹居多 经纬密较小 亚麻包装布 用亚麻短麻或二粗麻的干式纺纱 也可织造包装布 它具有良好的透气性 一些缺少黄麻的国家采用亚麻包装布作为粮食的包装 3 其它 亚麻还可作地毯的基布 幕布 画布 过滤布 贴墙布 殡仪用布等 亚麻水龙带 3 黄麻 洋麻 苘麻纤维的应用 1 黄麻纱线 主要用于制造麻袋 麻布 地毯底布等黄麻类纺织物 国内还用于电缆的防护层 用沥青浸渍后 包覆于电缆表面 和填充层 把它和电缆线卷绕在一起 使其截面呈圆形 麻袋绞包用的绞包线 黄麻纱线还用于各种捆扎用绳 此外 还可用作登山鞋 编制工艺品 2 黄麻麻布 主要用作包装材料 如包装各种农副产品 也可包装金属制品 可制作成麻袋 可用作制造坐垫 油画布 还可作为底布用于人造革 铺地材料 地毯等 还有用它涂上沥青或其它防水材料与纸复合做成防潮的复合麻袋 3 黄麻麻袋按织物组织可分为单经平纹袋 双经平纹袋和双经斜纹袋三大类 黄麻帆布是一种粗帆布 亦可用作油画布 4 一些新产品在不断的研发中 如 黄 洋麻土工布 地毯纱 麻纸复合水泥袋 增强塑料的加固材料 非织造布 贴墙布等 4 剑麻 蕉麻及椰壳纤维的应用 剑麻适宜于舰艇 渔船 航海的绳缆 网绳及钢丝绳的芯纱等 也可织造防水帆布 铺地织物 地毯和麻袋等 它的绳索制品也可称为 白棕绳 剑麻还可作为贴墙纸 用剑麻生产过程中产生的乱纤维 短纤维 回麻等可生产非织造布 用于沙发等的垫层和填料 剑麻 剑麻 蕉麻耐海水腐蚀性 用途等均与剑麻相似 其经典产品有 白棕绳 白棕绳 椰壳纤维用于沙发 汽车坐垫及弹簧软垫床厚垫 运动垫的填料 棕榈纤维 新兴的学科 重点 纤维分类 常规纤维介绍难点 从性能角度理解常规纤维应用 3毛纤维 通常所说的羊毛是指从绵羊身上取得的绵羊毛 羊毛具有许多优良特性 如弹性好 手感优良 吸湿能力强 保暖性好 不易沾污 光泽柔和 染色性能优良 还具有独特的缩绒性等 羊毛制品可广泛使用于产业用纺织品 羊毛纤维的应用羊毛可以织制特殊要求的工业呢绒 呢毡 衬垫材料 还可用以织制壁毯 地毯等制品 立毛纤维带式污泥脱水机 4蚕丝 在产业用纺织品领域 蚕丝一般用作特殊制品的过滤织物 也可用作筛网制品 5粘胶纤维 粘胶纤维是再生纤维素纤维的主要品种 图粘胶纤维的分类 粘胶纤维 粘胶纤维的应用粘胶纤维是最早进行工业化生产的化学纤维 由于其良好的吸湿性能等 用于各类纺织品 适合于制造医用卫生制品 服装衬里材料 特别是强力粘胶纤维广泛作轮胎帘子布 传送带 绳索和各种工业织物如帆布和涂层织物的底布等 6聚酯纤维 表聚酯纤维的机械性能短纤维长丝普通长丝强力干态断裂强度 cn dtex 4 2 5 73 8 5 35 5 7 9湿态断裂强度 cn dtex 4 2 5 73 8 5 35 5 7 9干态断裂伸长率 35 5020 327 17湿态断裂伸长率 35 5020 327 17弹性回复率 伸长度3 时 90 9595 100初始模量 cn dtex 22 4479 2 140 应用 聚酯纤维的短纤维除可纯纺外 还可与和其他纤维进行混纺 制品用途相当广泛 长丝广泛地用于轮胎帘子布 工业绳索 传送带 过滤织物 绝缘材料 船帆 蓬帐等 聚酯纤维是良好的填充材料和隔热材料 聚酯纤维用途还有地毯 造纸用织物 缝纫线等 为了改善涤纶帘子线与橡胶的粘着力 可以做成以锦纶为皮 涤纶为芯的复合纤维 聚酯纤维空气滤筒 7聚酰胺纤维聚酰胺纤维的品种很多 凡是分子主链由酰胺键 conh 连接起来的一类合成纤维 统称为聚酰胺纤维 其分子结构式可用如下通式表示 nh ch2 x co n nh ch2 x nhco ch2 y co n 表聚酰胺6纤维的机械性质短纤维长丝普通长丝强力干态强度 cn dtex 3 8 6 24 2 5 65 6 8 4湿态强度 cn dtex 3 2 5 53 7 5 25 2 7 0干态断裂伸长率 25 6028 4516 25湿态断裂伸长率 27 6336 5220 30弹性恢复率 95 100 3 伸长率 初始模量 cn dtex 7 0 26 417 6 39 623 8 44 表聚酰胺66纤维的机械性质短纤维长丝普通长丝强力干态强度 cn dtex 3 1 6 22 6 5 35 2 8 4湿态强度 cn dtex 2 6 5 42 3 4 94 5 7 0干态断裂伸长率 16 6625 6516 28湿态断裂伸长率 18 6830 7018 32弹性恢复率 100 4 伸长率 初始模量 cn dtex 8 8 39 64 4 21 121 1 51 0 应用 锦纶是合成纤维中工业化生产最早的品种 仍是合成纤维的主要品种之一 锦纶大量用于制造轮胎帘子布 绳索 渔网等 国防工业中用于织制降落伞等 还可织制地毯等 聚酰胺 尼龙6 球晶拉伸成纤维的全过程电镜图 8聚丙烯腈纤维 应用 制作户外用品 特别适合用于作帐篷 窗帘等经常受阳光照射的织品 制作一些特殊要求的过滤织物 制作一些毛毯 人造毛皮 絮制品 长丝可用作制作碳纤维或石墨纤维的基体材料 用于喷射混凝土的改性聚丙烯刚性纤维 9聚丙烯纤维 三峡工程 表聚丙烯纤维的机械性能短纤维长丝干态断裂强度 cn dtex 2 6 5 72 6 7 0湿态断裂强度 cn dtex 2 6 5 72 6 7 0干态断裂伸长率 20 8020 80湿态断裂伸长率 20 8020 80弹性恢复率 伸长率为3 时 96 10096 100初始模量 cn dtex 18 3516 35 聚丙烯纤维的品种和用途 国内外生产的聚丙烯纤维 其品种有长丝 膨体长丝 短纤维 膜裂纤维和单丝等五种 长丝除部分作衣着用丝外 多数用于工业用织物和装饰织物 膨体长丝主要用于地毯 毛毯和室内装饰物 具有保暖性好 重量轻 易洗 防腐等优点 短纤维有棉型和毛型两种 主要用作地毯绒头 混纺纱及毛线 针刺非织造布 室内装饰织物和絮片等 膜裂纤维 扁丝 主要用于簇绒地毯的底布 包装材料 捻合线和农用绳索等 单丝主要用作绳索 筛网和过滤材料等 此外 还有一种中空聚丙烯纤维 是良好的絮垫材料和保暖填充材料 在丙纶产品的开发中很重视非织造布的发展 这是因为丙纶价格低廉 比重低 机械和化学性能优异 本身又是极好的热粘合纤维 这样就大大降低了非织造布的价格 扩大了其应用领域 丙纶大量用作医用卫生材料 例如敷料 包扎带 病员服 医院床单 手术衣等 丙纶制品还有吸油毡 土工布 编织袋 油毡 建筑增强材料 过滤织物 袋布等各类制品 聚丙烯纤维还在非织造布领域中作为热粘合纤维 es纤维 10聚乙烯醇缩甲醛纤维 表维纶纤维的机械特性短纤维长丝普通强力普通强力干态断裂强度 cn dtex 4 0 5 76 0 7 52 6 3 55 3 7 9湿态断裂强度 cn dtex 2 8 4 64 7 6 01 9 2 84 4 7 0相对湿强度 72 8578 8570 8075 90干态断裂伸长率 12 2611 1717 229 22湿态断裂伸长率 12 2611 1717 2510 26弹性恢复率 伸长度3 时 70 8572 8570 9070 90初始模量 cn dtex 22 6262 9253 7962 158 应用 维纶的生产以短纤维为主 经常作为棉花的替代品 纺制一些低档次的民用产品 如劳保织物 由于维纶与橡胶有良好的粘着性能 故大量用于产业用纺织品 如绳索 水龙带 渔网 帆布 帐篷等 生产过滤材料 服装鞋帽衬里 医用卫生材料 土工布等 纯聚乙烯醇纤维具有水溶性 可利用其特点作为非织造布的粘合材料 也可利用它纺制一些超细的纱线 如有代表的纯苎麻产品 爽丽纱 就可利用水溶性维纶进行加工 维纶阻燃安全网 11聚氯乙烯纤维 应用 氯纶纤维主要用于制作绒线 毯子 絮制品 防燃装饰用布等 还可做成鬃丝 用来编织窗纱 筛网 渔网 绳索 于工业过滤织物 工作服 绝缘布 安全帐篷等 重点 高性能纤维性能难点 分类 定义 第二章产业用纤维材料 第二节产业用高性能纤维 分类 优点 极高的机械性能 高强度 高弹性模量 纤维材料的进步使得制造先进复合材料成为了可能 高性能纤维具有耐高温性 具有高温下尺寸稳定性 热收缩率很低 因此在耐热防护材料上有特殊用途 高性能纤维的另一优点是密度低 有利于制品的轻量化 有机高性能纤维加工简便 容易成型 有机和无机高性能纤维耐腐蚀 不足 不耐太空环境中温度的急剧变化 真空下耐发射性辐照较差 耐超低温性较差 目前 高性能纤维的商品种类很多 性能差异很大 价格差异也很大 有些纤维购买渠道还不畅通等 表各种高性能纤维的基本性能纤维种类商品名强度 gpa 伸长 模量 gpa 密度 g cm3 熔点 对位芳香族聚酰胺kevlar2 82 41321 44560 d 间位芳香族聚酰胺metamax0 5 0 835 506 7 9 81 38430 d 芳香族聚酯ekonol4 13 11341 40380vectran2 83 7691 40270芳香杂环类纤维pbzt4 21 42501 58600 d pbo5 52 52801 59650 d pbi0 3825 305 71 43450 d 高强聚乙烯dyneema3 42 01600 98140spectra3 5 2 51560 97140高强聚乙烯醇kuraion 79012 14 9461 32245 d 高强聚丙烯腈2 47 8281 18230 d 碳纤维pyrofil1 9 3 50 4 1 2300 5001 80torayca3 71 5 2 4200 3001 80氧化铝纤维1 5 2 91 52504 0玻璃纤维gevetex2 3 52 0 3 570 902 5825钢纤维2 82007 81600钛合金纤维1 21064 5铝合金纤维0 6712 7 一 芳香族聚酰胺纤维 芳纶纤维的应用领域示意图 1 定义 芳香族聚酰胺纤维即芳纶 1960年由美国杜邦公司研制出的一种新型化学纤维 nomex ht 1 nomex即芳纶1313在1967年上市 1972年 杜邦公司又推出kevlar纤维 即芳纶1414 为了与三大合成纤维的脂肪聚酰胺即尼龙相区别 美国联邦通商委员会于1974年把全芳香族聚酰胺命名为芳香族聚酰胺纤维 aramid iso2076 1977 e 对芳香族聚酰胺定义为 由酰胺键连接的由芳香族基团组成的合成线型高分子 其酰胺键的85 以上与两个芳香族基直接结合者 亦包括酰胺键的50 以下被酰亚胺键置换者 2 发展 1951年 美国杜邦公司flory发明低温溶液聚合法 无意制造出nomex 1967年帝人的conex上市 此后 世界各发达国家竟相研制生产芳香族聚酰胺纤维 使世界对位芳香族聚酰胺纤维的年产量达到3万吨 间位芳香族聚酰胺纤维的年产量达到1万吨 其生产能力最大的是杜邦公司于1993年在西班牙建的厂 近年来 芳香族聚酰胺纤维的需求量在迅速增长 芳纶纤维的发展简史年代公司发展简史1951杜邦flory发明低温溶液聚合法1953杜邦morgan开发全芳香族聚酰胺系低温溶液聚合法1960杜邦开始开发间位全芳香族聚酰胺纤维nonex ht 1 1965杜邦kwolek发明液晶纺丝法 开始研究对位系全芳香族聚酰胺纤维 pba 1967杜邦nomex上市 用于纤维和造纸1968杜邦开始研究对位系全芳香族聚酰胺纤维 ppta 1969杜邦对位系全芳香族聚酰胺 纤维 b pba 公布1970杜邦发明干式纺丝法1971帝人间位系全芳香族聚酰胺纤维 conex 上市1972杜邦对位系全芳香族聚酰胺纤维 kevlar ppta 上市1974ftc全芳香族聚酰胺纤维正式命名为 aramid 1974帝人对位系全芳香族聚酰胺纤维 hm 50 申请专利1979恩卡对位系全芳香族聚酰胺纤维工业化 arenka 后改称 twalon 1982杜邦建成kevlar2000吨 年生产线1984东丽与杜邦合作 在日本开始销售1985帝人hm 50工业化 3 结构特征 芳纶是一种新型的合成纤维 它和聚酰胺纤维一样 在构成纤维的高聚物长链分子中含有酰胺基 co nh 因此其属于聚酰胺纤维 但其又不同于普通的聚酰胺纤维 其构成纤维的大分子长链中 连接酰胺基间的是芳香环或其衍生物 所以把这类纤维统称为芳香族聚酰胺纤维 简称芳纶 芳纶在化学结构上与锦纶类相似 都含酰胺基团 它们的区别在于分隔基团的不同 4 性能特征结构的不同使芳纶具有极高的拉伸强度 仅次于玻璃纤维 石墨纤维和fbi纤维 和耐热性 具有固有的阻燃性以及优异的耐干热性和良好的韧性 芳纶纤维的相对密度大于锦纶但小于棉纤维 其开发的初衷是用于航天 但现在已广泛用于消费纺织品和产业用纺织品 芳纶1313 耐高温纤维 机械性质 强度较高 在通常情况下 强度为48 4cn tex 断裂伸长率为17 纤维密度 为1 38g cm3 热学性质 芳纶1313具有良好的耐热性 其耐腐蚀性和防燃性 如在260 的高温下连续使用1000h 其强度仍能保持原强度的65 在300 的高温下连续使用一周 仍可保持原强度的50 化学性能 具有良好的耐碱性 耐酸性好于锦纶 具有良好的耐有机溶剂 漂白剂以及抗虫蛀和霉变 芳纶1414 高强度纤维 机械性质 芳纶1414是目前使用的有机纤维中强度最高的 其强度可达193 6cn tex 断裂伸长率为4 初始模量远高于其它纤维 其初始模量为4400cn tex 为聚酰胺纤维的11倍 为涤纶六倍左右 纤维密度 为1 43 1 44g cm3 热学性质 纤维的热稳定性远高于其它纤维 在150 下纤维的收缩率为0 在较高的温度下仍能保持很高的强度 熔点为600 最高使用温度为232 化学性能 具有良好的耐碱性 耐酸性好于锦纶 具有良好的耐有机溶剂 漂白剂以及抗虫蛀和霉变 对橡胶具有良好的粘附性 表间位芳香族聚酰胺纤维的一般物理性能物性nomexconex密度 g cm 1 381 38单丝纤度 tex 0 220 22拉伸强度 cn tex 35 347 6 61 7断裂伸长率 3137拉伸弹性模量 cn tex 617 4661 5含水率 55300 热收缩率 3 53 7热分解温度 400 430250 强度保持率 60干热暴露强度保持率 250 1000h 60湿热暴露强度保持率 120 1000h 60loi 30 32 表对位芳香族聚酰胺纤维的一般物理性能纤维种类密度 g cm3 强度 cn tex 伸度 弹性模量 cn tex 含水率 pptakevlar291 43202 93 648517 0kevlar491 45195 82 474974 5kevlar1191 44211 74 437937 0kevlar1291 44233 73 367036 5kevlar1491 47158 81 597901 5technora1 392474 652032 0e玻璃2 5484 74 02646 钢7 8301 72469 5 芳纶的用途 芳纶1414主要用于高速行驶或重载汽车和飞机的轮胎帘子线 由于其强度高 密度小 因此用它制成的轮胎重量大大减轻 轮胎层薄 热容易散发 轮胎的使用寿命将延长 此外 还可用作 皮带 软胶管 绳索 绳缆 防护 防弹材料 摩擦材料 复合材料的增强材料 芳纶1313由于该纤维性能优良 其产品主要用于航空飞行服 宇宙航行服 原子能工业的防护服以及绝缘服 消防服等 另外 它也用于制作防火帘 防燃手套 高温下化工过滤布和气体滤袋 高温运输带 机电高温绝缘材料以及民航飞机中的装饰织物等 此外 还可以作室内织物 产业材料 蜂窝状结构材料 二 芳香族聚酯纤维芳香族聚酯纤维 polyarylatefiber 是继全芳香族聚酰胺纤维 aramidfiber 开发成功之后 又一个通过高分子液晶纺丝而制得的高性能纤维 1 化学结构芳香族聚酯最简单的结构是聚对羟基苯甲酸 phba 和聚对苯撑对苯二甲酸酯 其化学结构式分别如下 目前 在对芳香族聚酯研究的基础上 已形成了几种实现工业化生产的产品 如美国金刚砂公司生产的商品名为ekonol纤维 它是对乙酰氧基苯甲酸 aba p p 二乙酰氧基联苯 abp 对苯二甲酸 ta 和间苯二甲酸 ia 的四元共聚物 美国塞拉尼斯公司用aba与2 乙酰氧基 6 萘甲酸 ana 共聚反应 得到的共聚物其商品名称为vectran纤维 美国杜邦公司采用苯基对二乙酰氧基苯 phqd 与对苯二甲酸 ta 共聚反应 生成带有侧基的共聚物 phqt 纤维 2 纤维性能表芳香族聚酯纤维的性能ekonolvectranphqt强度 gpa 4 12 92 9模量 gpa 1346982伸长 3 13 74 3密度 g cm3 1 401 411 23熔点 380270342吸水率 00 050芳香族聚酯纤维具有高强度 高模量 耐蠕变 尺寸稳定性好 此外 具有极低的吸湿率和耐化学腐蚀性 在200 干热和100 的湿热条件下收缩率为0 3 用途 芳香族聚酯纤维有长丝 短纤维及湿法非织造布等形式 主要用作产业用纺织品领域 作为增强纤维材料 在光缆 特种电线中起支撑保护作用 可与橡胶复合制造耐高压软管 传送带 耐磨密封件及汽车用橡胶部件 可与树脂复合作为超薄型印刷电路的基板 由芳香族聚酯纤维制成的织物耐切割性好 是防护服 手套等安全用品的好材料 也是优秀的耐高温 耐腐蚀工业用过滤布 芳香族聚酯纤维特别适合编织渔网 养殖业围网 船用绳索 具有强度大 不怕潮湿 使用寿命长 轻量化特点 在体育用领域 芳香族聚酯纤维在网球板 头盔 雪橇等器材中起增强材料作用 三 芳香族杂环类纤维芳纶 ppta纤维 作为高强度 高模量纤维首先开发成功 在产业用纺织品上开发了多种用途 同时也促进了高性能纤维的发展 然而ppta类纤维虽然有高的比强度和比模量 但单位面积的力学性能比钢丝差 耐热性也还不够高 因此从上世纪60年代开始 美国空军材料试验室考虑从分子结构上引入杂环基团 限制分子的伸张自由度 增加主链上的共价键结合能 就可能大幅度提高纤维的模量 强度和耐热性 上世纪80年代初 它们和塞拉尼斯纤维公司成功的得到了聚苯并咪唑纤维 pbi 以后 又成功的开发了一系列的杂环聚合物 一 聚对苯撑并双咪唑纤维 pbo 1 化学结构聚对苯撑并双咪唑纤维 pbo 的结构式如下所示 2 pbo纤维性能表pbo纤维的性能pbo aspbo hm单丝线密度 tex 0 170 17密度 g cm3 1 541 56强度 n tex 3 73 7 gpa 5 85 8模量 n tex 114 4176 0 gpa 180280伸长 3 52 5吸湿 2 00 6热分解温度 650650loi6868介电常数100khz3介电损耗0 001 目前 pbo纤维它的强度 模量 耐热性和难燃性都比有机纤维的性能好许多 其强度和模量更超过了碳纤维和钢纤维 其耐热性比pbi要高许多 它在火焰中不燃烧 不收缩而且仍然非常柔软 3 应用 pbo纤维主要用于耐热的产业用纺织品和纤维增强材料这两个领域 在耐热难燃材料方面 pbo可用作衬垫 用于铝型材 铝合金及玻璃制品等的成形过程 pbo是优秀的消防服材料 在纤维复合材料方面 它可以替代碳纤维 用于新型交通工具 宇宙空间器 深海海洋开发等 其具体用途 pbo纤维 二 聚苯并咪唑纤维 pbi 标准 ga10 2002nfpa1976en469en471as4967 2002 此款消防战斗服装抗热性能极好 防水透气性能优良 轻巧舒适 士当今高档的布质消防战斗服之一 衣服的主体由多层特殊材料构成 包括德国pbi的防火布 阻燃隔热棉 tetratex隔水膜和阻燃里布 采用nomex阻燃线缝制 主要线缝用双针埋加以确保牢固 前襟用拉链和魔术贴封闭 衣服前襟内侧里层有一口袋 下摆有两个口袋 带袋盖并用魔术贴封闭 衣服还装有对讲机袋 领子为可以翻换直立式加攀搭 袖口内装有内袖罗纹并加魔术贴调节大小 裤腿装风琴工具袋 银黄色阻燃反光带 确保消防员的可见度和工作安全 用途 用于消防救火 道路事故抢险场合 颜色 金黄 藏青重量 不大于3公斤 1 结构聚苯并咪唑纤维 pbi 的结构式 2 性能表pbi纤维的物理性能pbipbi 温度化处理 强度 cn tex 32 620 2 24 1伸长 3025 30模量 cn tex 698 5349 2密度 g cm3 1 391 43回潮率 13 015 0loi4141烟雾散发性微微收缩性 700 2s 506 pbi纤维具有一系列的特殊性能 如耐高温性 阻燃性 尺寸稳定性和耐化学腐蚀性 pbi纤维可耐850 的高温 pbi在恶劣环境中耐化学腐蚀性很好 在酸及碱溶液中浸泡100h以上 其强度保持率达90 在150 左右的蒸汽下 经过70h 纤维强度保持率为96 对各种有机溶剂 几乎不受影响 其化学稳定性优于芳纶纤维 3 应用 由于pbi纤维的最大特点是耐高温性 因此从其诞生起 就应用于特殊的纺织品 如宇航服 飞行服等防护服装 可用于太空飞船中的密封垫 救生衣 可以防止身体被烧伤 近年来 由于石棉纤维的禁用 需要石棉纤维的替代品 而pbi纤维则是一种极好的石棉替代纤维 可应用于金属铸造工序 玻璃行业等隔热防护材料制品 如手套 工作服 输送带等 用pbi纤维制成的制品 其使用寿命比石棉制品长100倍 pbi纤维还可用于过滤材料制品 由于pbi纤维在高温下还具有石墨化的倾向 因此可用于制造石墨纤维 上世纪70年代以来 超过22 6cn dtex这一类超高强纤维的研制突飞猛进 在线性聚合物中 首先获得成功的是刚性链高强高模量纤维 例如聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 此后的20多年 各国科学家从理论和实践两个方面进行了大量的研究工作 终于促使超高强聚乙烯纤维 超高强聚乙烯醇纤维 超高强聚丙烯腈纤维等相继诞生并开始了工业化生产 特别是超高强高模聚乙烯纤维的发展尤为迅速 四 高强高模聚乙烯纤维1989年 美国的celanese公司和意大利的snia公司分别推出了注册商标为certran 梭穿 和tenfor 推福 的高强高模聚乙烯纤维 此后 美国 日本 荷兰等国家的一些公司也开发了多种此类产品 1 结构特点高强高模聚乙烯纤维与常规纤维的不同点在于 尽可能提高聚合体的大分子的相对质量 尽可能提高非晶区缚结分子的含量 尽可能减少晶区折叠链的含量 尽可能将非晶区均匀分散到连续的结晶基质中去 2 纺丝工艺一般采用稀溶液或半稀溶液作为分散原液的方法 所以原料是超高相对分子质量的聚合体 对初生纤维进行超倍拉伸 采用凝胶纺丝方法 凝胶纺丝的基本工艺分两部分 第一部分是把超高强相对分子质量的聚合体溶解成半稀溶液 使它依次经过脱泡 过滤 计量 纺丝及凝固浴的冷凝 形成含有大量溶液的凝胶丝条 第二部分是使凝胶丝条经受超倍热拉伸 同时去除溶剂 拉伸之后 残留在纤维中的溶剂可以用萃取的方法除去 也可以在超倍热拉伸之前 先进行萃取 去除溶剂后进行整个凝胶纺丝 3 性能 1 高强高模聚乙烯纤维具有良好的力学性能 其强度在27 2 43 5cn dtex 2 2 3 5gpa 范围内 它的断裂伸长率为3 6 由于具有较高的断裂伸长率 因此材料的断裂比功是大的 其断裂比功大于碳纤维 玻璃纤维和芳纶纤维等 高强高模聚乙烯纤维的密度为0 97g cm3 相对于其它材料如碳纤维 玻璃纤维 芳纶 硼纤维 钢纤维 尼龙等 其比强度和比模量明显的高许多 高强高模聚乙烯纤维还具有很高的勾结和结节强度 由于其具有较好的柔曲性能 具有良好的耐疲劳性和耐摩擦性 因此 其适应于现行的纺织加工工艺 如加捻 机织 针织等 表各种纤维的勾结强度和结节强度勾结强度 cn dtex 结节强度 cn dtex 高强聚乙烯15 24 2513 07 20 67聚酰胺10 89 18 507 62 9 80碳纤维0 110聚酯纤维7 62 8 714 90 5