高强高模纤维.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,*,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,*,高强高模纤维,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,性能指标,断裂强度,模量,断裂伸长率,密度,回潮率,LOI,裂解温度,纤维品种,N/tex,GPa,%,g/cm3,%,zylonHM,3.7,280,2.5,1.56,0.6,68,650,zylonAS,3.7,180,3.5,1.54,2,68,650,对位芳族聚酰胺,1.95,109,2.4,1.45,4.5,29,550,同位芳族聚酰胺,0.47,17,22,1.38,4.5,29,400,钢纤维,0.35,200,1.4,7.80,0,-,-,碳纤维,2.05,230,1.5,1.76,-,-,-,高模量聚酯,3.57,110,3.5,0.96,0,16.5,150,聚苯并咪唑(PBI),0.28,5.6,30,1.40,1.5,41,550,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,主要生产国：，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，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,UD 0,90,UD 0,90,热熔PE层,面密度：145 g/m,UD,截面扫描电镜照片,主要生产国：，荷兰,用特殊的凝固浴解决并丝问题,东华大学是最早参与研究的单位之一，有自主的知识产权,电热线、耳机线等各种软线的增强纤维；,各生产厂有自己的知识产权,绳索和缆绳等高拉力材料；,高级扩音器振动板、新型通讯用材料；,Poly-p-phenylenebenzobisthiazole（PBO）纤维,（主要为聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维）,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。,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。,Poly-p-phenylenebenzobisthiazole（PBO）纤维,主要用于耐热产业纺织品和纤维增强材料。,面密度：145 g/m,目前约4000吨/年，供不应求,（主要为粘胶基碳纤维）,高级扩音器振动板、新型通讯用材料；,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,电热线、耳机线等各种软线的增强纤维；,高级扩音器振动板、新型通讯用材料；,采用双螺杆帮助溶解和脱泡,纤维具有部分伸直链结构,电热线、耳机线等各种软线的增强纤维；,浓度：3%-10%,（主要为粘胶基碳纤维）,高级扩音器振动板、新型通讯用材料；,网球、快艇、赛艇等体育器材；,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；,国产和进口纤维截面SEM照片,高强聚乙烯醇（PVA）纤维,已有30年的工业化,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；,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,从国防科技发展的战略高度出发，开发高强高模纤维刻不容缓；,我国已有开发高强纤维的基础，迄今高强,PE,和碳纤维已经工业化，有待于开发其下游产品；芳纶纤维及其制品、,PBO,纤维等的生产技术尚属开发阶段。,