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高强高模纤维 Highstrengthandhighmodulusfiber 关于高强高模纤维 高强高纤维目前尚无确切的定义强度 2GPa模量 50GPa 主要的高强高模纤维 碳纤维芳纶纤维高强高模聚乙烯纤维其它纤维 工业化高强纤维及性能 碳纤维 按用途分 作烧蚀材料 主要为粘胶基碳纤维 作结构材料 主要为聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维 高强聚乙烯醇 PVA 纤维 高分子量原料 采用冻胶纺丝 超拉伸技术湿纺加硼交联技术 Poly p phenylenebenzobisthiazole PBO 纤维 强度 模量比芳纶高出近一倍中文名 聚对苯撑苯并双口恶唑 是一种杂环芳香族的聚酰胺 分子式见下图 高端PBO纤维产品的强度为5 8GPa 模量180GPa 在现有的化学纤维中最高 耐热温度达到600 极限氧指数68 在火焰中不燃烧 不收缩 耐热性和难燃性高于其它任何一种有机纤维 主要用于耐热产业纺织品和纤维增强材料 PBO的合成 PBO是由4 6 二氨基苯酚盐酸盐 二氨基间苯二酚盐酸盐 与对苯二甲酸以多磷酸 PPA 为溶剂进行溶液缩聚而制得 也可利用P2O5脱水进行缩聚 PPA既是溶剂 也是缩聚催化剂 PBO纤维与其他高性能纤维的比较 PBO纤维的卓越性能 耐热性和抗燃性 特别是PBO纤维的强度不仅超过钢纤维 而且可凌驾于碳纤维之上 此外 PBO纤维的耐冲击性 耐摩擦性和尺寸稳定性均很优异 并且质轻而柔软 是极其理想的纺织原料 PBO作为21世纪超性能纤维 具有十分优异的物理机械性能和化学性能 其强力 模量为Kevlar 凯夫拉 纤维的2倍并兼有间位芳纶耐热阻燃的性能 而且物理化学性能完全超过迄今在高性能纤维领域处于领先地位的Kevlar纤维 一根直径为1毫米的PBO细丝可吊起450千克的重量 其强度是钢丝纤维的10倍以上 PBO纤维 应用 长丝的应用 可用于轮胎 胶带 运输带 胶管等橡胶制品的补强材料 各种塑料和混凝土等的补强材料 弹道导弹和复合材料的增强组分 纤维光缆的受拉件和光缆的保护膜 电热线 耳机线等各种软线的增强纤维 绳索和缆绳等高拉力材料 高温过滤用耐热过滤材料 导弹和子弹的防护设备 防弹背心 防弹头盔和高性能航行服 网球 快艇 赛艇等体育器材 高级扩音器振动板 新型通讯用材料 航空航天用材料等 短切纤和和浆粕的应用 可用于摩擦材料和密封垫片用补强纤维 各种树脂 塑料的增强材料等 纱线的应用 可用于消防服 炉前工作服 焊接工作服等处理熔融金属现场用的耐热工作服 防切伤的保护服 安全手套和安全鞋 赛车服 骑手服 各种运动服和活动性运动装备 Carrace飞行员服 防割破装备等 短纤维的应用 主要用于铝材挤压加工等用的耐热缓冲垫毡 高温过滤用耐热过滤材料 热防护皮带等 芳纶纤维 聚对苯二甲酰对苯二胺通过液晶纺丝方法制成分子链伸直平行排列结晶度很高 芳纶的主要用途 复合材料增强防弹材料光缆 电缆加强材料其他特殊用途 芳纶生产销售现状 已有30年的工业化历史主要生产国 美国 日本 荷兰目前世界市场供不应求 我国芳纶发展的情况 我国开发芳纶已有20年东华大学是最早参与研究的单位之一 有自主的知识产权目前准备开发芳纶纸 高强高模PE纤维 原料 分子量150 600万采用冻胶纺丝 超拉伸技术纤维具有部分伸直链结构 冻胶纺丝主流程 纺丝溶解脱泡挤出成型凝固冻胶丝络筒拉伸集束萃取干燥超倍拉伸卷绕 PE冻胶纺溶剂及萃取剂 主要溶剂十氢萘 煤油 白油 矿物油主要萃取剂汽油 低聚烃 卤代烃 苯及其衍生物 PE冻胶纺工艺关键 浓度 3 10 采用双螺杆帮助溶解和脱泡用特殊的凝固浴解决并丝问题分多级达到40倍以上拉伸溶剂及萃取剂回收分离 高强PE的工业生产 主要生产国 荷兰 美国 日本 中国产量 目前约4000吨 年 供不应求 0 层 90 层 防弹UD是无纬复合材料 UD的组成 热熔PE层 UD0 90 UD0 90 热熔PE层 面密度 145g m UD截面扫描电镜照片 我国高强PE技术的特征 采用白油或矿物油凝固浴采用独特的配方 解决了并丝问题各生产厂有自己的知识产权所有的生产厂 技术均由东华大学化纤研究所提供 国产和进口PE纤维性能比较 国产和进口纤维截面SEM照片 存在的问题和今后的工作 进一步提高国产高强PE的强度和均匀性研究提高纤维抗蠕变能力的技术提高纤维的使用温度进一步降低单丝纤度 小结