产业用纤维材料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 产业用纤维材料,1,第一节 产业用常规纤维简介,一、棉纤维,棉纤维制品在传统的帆布领域依然有重要的应用。,棉纤维及其制品也可用于过滤材料、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。,过滤布,帆布顶篷,医用卫生材料,2,二、麻纤维,软质纤维,：韧皮纤维有苎麻、亚麻、黄麻、洋麻等，它们主要是由纤维素构成的，还含有不同数量的木质素。这类纤维质地柔软，适宜纺织加工。,硬质纤维,：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。,苎麻,黄麻,剑麻,3,苎麻,织物强度高，伸长率低，尺寸稳定性好，可用作国防、工业、农业用布。,特种工业用苎麻纺织品分为麻线、麻带,(,包括麻棉交织带,),和加捻苎麻绳三大类。一般用于航天、航空、军事工业。,盘根,4,亚麻,(,包括同品种的胡麻,),单纤维长度较短，其物理机械性质与苎麻纤维基本相同。,亚麻纤维多用作帆布类产品，还可用于制作地毯的基布、幕布、画布、过滤布、贴墙布、殡仪用布等。,黄麻,单纤维较短，靠残胶使其粘连成束纤维进行纺纱。,黄麻制品多用于制造麻袋、麻布、地毯底布、包装材料等。,5,三、毛纤维,羊毛可以织制有特殊要求的工业呢绒、呢毡、衬垫材料，还可用于织制壁毯、地毯等制品。,四、蚕丝,蚕丝一般用于制作特殊制品的过滤织物，也可用于筛网制品中。,6,五、粘胶纤维,吸湿性较好,-,可用于各类纺织品，如医用卫生制品、服装衬里材料。,强力粘胶纤维作为骨架材料,-,广泛用于轮胎帘子布、传送带、绳索和各种工业织物等。,六、聚酯纤维,涤纶,强度高，弹性回复性好，纤维的模量高，刚度大，热学性能,-,涤纶短纤可与棉、麻、毛、丝和其他化学纤维进行混纺。,长丝具有良好的力学和化学性能,-,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、帐篷等，是良好的,填充材料,和,隔热材料,。此外，涤纶还可用于制作地毯、造纸用织物、缝纫线等。,7,七、聚酰胺纤维,锦纶,耐疲劳性,居常见化纤之首。相对而言，较,耐碱,，而耐酸性差。,不耐光,，容易变色和发脆。,主要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。,八、聚丙烯腈纤维,腈纶,耐日光性好,-,适合制作户外用品。特别适合制作帐篷、窗帘等经常受阳光照射的纺织品。,优良的化学稳定性,-,适合于制作一些有特殊要求的过滤织物。,优良的弹性,-,有,“,合成羊毛,”,的美誉，适于制作毛毯、人造毛皮、絮制品。聚丙烯腈长丝可用作碳纤维或石墨纤维的基体材料。,8,九、聚丙烯纤维,丙纶,价格便宜、用途广泛、风格独特,-,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。在非织造布领域中作为热黏合纤维。,十、聚乙烯醇缩甲醛纤维,维纶,耐碱性优良，不易腐蚀，不霉不蛀,，其比强度和耐磨性均优于棉。,作为棉花的替代品，纺制一些低档次的民用产品。,大量用于产业用纤维制品，还用于生产过滤材料、服装鞋帽衬里、医用卫生材料、土工布等。,9,第二节 产业用高性能纤维,高性能纤维：,主要指高强、高模、耐高温和耐化学作用的纤维，是高承载能力和高耐久性的功能纤维。,一、高性能纤维的分类及特点,1.,分类,10,2,性能,具有极高的,力学性能,，即高强度、高弹性模量；,具有,耐高温性,，在高温下尺寸稳定性较好，热收缩率很低，因此在耐热防材料上有特殊用途；,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,。,11,第二节 产业用纤维制品与传统纺织品的区别,二、芳香族聚酰胺纤维,-,芳纶,（,Aramid fibers,）,12,Nomex,Kevlar,即芳纶,1313,，,1960,年,由美国杜邦公司研制。,美国、日本、俄罗斯,等国生产芳纶,1313,约,2.5,万吨年。,即芳纶,1414,，,1972,年,由美国杜邦公司研制。,目前美国、德国、日,本、俄罗斯等国已生,产芳纶,1414,，总生产能力近,5,万吨年。,13,芳纶,1414,性能：,力学性能：高强度、高模量、密度低、韧性好。,耐化学性能：对普通有机溶剂、盐类溶液等具有很好的耐化学药品性；对紫外线敏感。,热稳定性：高温下不熔，短时间暴露在,300,以上，强度计划不发生变化。,用途：,高速行驶或重载汽车和飞机的轮胎帘子线；防护、防弹材料；摩擦材料；复合材料的增强材料。,14,美国的,PASGT,头盔,15,QGF-02,防弹头盔,采用我国自行研制的芳纶纤维制造,16,芳纶,1313,突出特点：,耐高温性能好，高温下的强度保持率好、抗氧化性。耐水性良好等，主要用作耐高温材料。,缺点：,强度、模量低。,用途：,耐高温防护服、消防服和军服等。,17,灭火防护服,飞行作战服,18,三、芳香族杂环类纤维,1,聚对亚苯基苯并二唾唑,(PBO),纤维,结构式：,特点：,强度和模量约为对位芳纶的,2,倍，其高强度、高模量和耐高温性能使其具有“纤维之王”美称。耐冲击性和尺寸稳定性优异，并具有质轻而柔软的特性。,PBO,纤维是迄今,耐温性最好,的高聚物。,19,Zylon HM,高模量型,PBO,纤维,Zylon AS,高强型,PBO,纤维,20,应用：,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。,21,2.,聚亚苯基苯并二咪唑,(PBI),纤维,20,世纪,80,年代初，最先由美国空军材料试验室与塞拉尼斯公司研制，是一种具有工业用价值的优良,耐高温纤维,材料。,结构式：,物理性能：,22,应用：,宇航服、飞行服等,防护服装,。此外，还用于太空飞船中的密封垫、救生衣，可以防止身体被烧伤。,PBI,纤维是一种极好的,石棉纤维替代纤维,，可应用于金属铸造工序、玻璃行业等隔热防护材料制品，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,。,23,四、高强高模聚乙烯纤维,1,性能,具有良好的力学性能。,具有优良的耐光性。,具有优良的耐化学腐蚀性。,可短时间内在接近熔点的条件下使用。,具有良好的耐水性能和耐湿性能，已经良好的电绝缘性能,24,2,应用,绳索类,防弹材料,复合材料的增强材料,25,五、碳纤维,定义：,纤维的化学组成中碳元素占总质量,90,以上的纤维。,1.,分类：,按原料分类：,纤维素基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维。,按制造条件和方法分类：,26,按力学性能分类：,27,2,性能,性能,z,优点,高抗拉强度和高弹性模量,比重轻,纤维线密度,耐腐蚀,既能耐低温，又能耐超高温,能耐温度急变，热膨胀系数小,常温下导热性能良好，高温下导热性能低。,缺点,较脆,抗氧化性差破,坏前无预报,28,直径,6,微米的碳纤维与后面人类头发的比较,29,3,应用,碳丝,碳纤维毡和碳素短纤维,碳纤维织物,活性碳纤维,塑料和碳丝的增强,航空航天领域,绝热材料,填充塔的填料,侵蚀性气体和液体的过滤材料,催化剂的载体,燃料电池和蓄电池的电极,辐射加热的大体积真空炉中轻质、高负荷的电导体,超音速飞机制动盘的加强垫层,吸附废气、净化环境,回收溶剂及有机化合物，净化水,化学防护,高效电容和各种电极材料,30,波音,787,机身,80%,由合成材料制造，其中碳纤维增强材料达到,35,吨，因此可大大减轻飞机重量。,31,全碳自行车架,32,全碳车身的帕加尼,Zonda R,超级跑车,帕加尼,Zonda Cinques,的碳纤维花纹完全不用车漆来修饰,碳纤维汽车组件轻量化程度之高,33,六、玻璃纤维,1.,分类,按用途分类：,玻璃纤维短切丝,玻璃纤维长丝,磨碎玻璃纤维,34,按纤维的形态和长度分类,35,按纤维成分中的含碱量分类,E-,玻璃：无碱玻璃,C-,玻璃：中碱玻璃,A-,玻璃：高碱玻璃,S-,玻璃：高强度玻璃,M-,玻璃：高模量玻璃,36,按纤维的直径分类,按含无机物成分不同分类,37,2.,性能,不燃、不腐、耐热、吸湿小；,强度高、伸长小、抗拉强度和冲击强度高；,绝热性和化学稳定性好；,电绝缘性好。,38,3.,应用,纺织玻璃纤维的应用,装饰织物,地毯领域,沥青油毛毡,垫层和特殊的路面加固,应用,绝缘玻璃纤维的,应用,建筑上用于保温、防火、隔音等,绝热材料,吸声材料,外部装饰材料,玻璃纤维增强水泥,39,七、氧化铝和硅酸铝纤维,属于陶瓷纤维的一种。由于其独特的热特性，被认为是最佳的石棉替代品之一而广泛应用。,1.,分类,40,2.,性能,纺织性能,耐热性：,耐高,温，,1000,导热性：,所有耐火材料中导热性最低。,耐热冲击性：,在骤冷骤热的环境中，纤维制品能抵御弯折、扭曲和机械震动。,化学稳定性：,耐冷、热水和酸，易受氢氟酸、磷酸和强碱的侵蚀。,电特性：,电绝缘性好。,41,3,应用,广泛地应用于冶金、化工、建材、船舶、航空航天、汽车等行业的耐火、隔热、防火、摩擦制动、密封、高温过滤和劳动保护等领域。目前，这类纤维的产品包括毡、纸和编织物。,硅酸铝针刺纤维卷毡,42,八、硼纤维,1,性能,优点：,低密度、高强度、高弹性模量、耐高温,缺点：,在高温下能和大多数金属基体起反应而变脆,2,应用,航空航天、体育用品、原子能工业等领域；核废料的运输、储存容器等。,43,九、碳化硅纤维,碳化硅纤维是以有机硅化合物为原料，经纺丝、碳化或气相沉积而制得的、具有,一碳化硅结构的无机纤维，属陶瓷纤维类。,从形态上分为晶须和连续纤维两种。,1,性能,耐热性和耐氧化性均优于碳纤维，强度高，模量高，化学稳定性较好；具有吸收雷达波的特性。,2,应用,耐高温材料：,热屏蔽材料、耐高温输送带、过滤高温气体或熔融金属的滤布,增强材料：,常与碳纤维或玻璃纤维合用，以增强金属,(,如铝,),和陶瓷为主,44,十、金属纤维,1,分类,按制作的方法分：,拉拔、切削和熔抽,2,性能,强度高、弹性模量高，并具有良好的导电性、导热性、耐磨性、柔韧性、耐热性、耐腐蚀性等。,45,3.,应用,纺织品,多孔材料,增强复合材料,抗静电和导电领域,过滤器、金属毡、燃气涡轮的摩擦密封材料、润滑与密封材料、吸声材料、节能热管材料。,隔热垫、发汗材料、阻焰器、减震器等,金属纤维增强耐火材料,金属纤维增强陶瓷工具。,金属纤维增强混凝土,纤维增强金属基复合材料,其他金属纤维增强复合材料,46,十一、氟纶,聚四氟乙烯（,PTFE,），商品名,“Teflon”,1.,性能,抗拉强度高：,耐脆性和耐弯曲磨损性在合成纤维中最好,特殊的抗化学性能：,耐化学腐蚀；几乎不溶于任何有机溶剂；耐气候性特别好。,高温下连续使用，性能稳定,很好的抗紫外线性能,滑动摩擦因数是已知纤维中最低的,47,2.,应用,轴承、低摩擦元件,高性能的缝纫线,过滤材料,复印机等办公用具,电缆线上，作为包覆扁平、可弯曲电缆的编结绳,48,Thank You!,49,