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四川致研科技有限公司

什么是高性能纖維

時(shí)間:2024-7-4 閱讀:586
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高性能纖維是纖維科學(xué)及工程界開發(fā)的一批具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫性的新一代化學(xué)纖維。

由于高科技產(chǎn)業(yè)的興起,高速交通、海洋開發(fā)、超高層建筑、醫(yī)療器材、環(huán)境保護(hù)和體育休閑業(yè)的發(fā)展都需要多種高性能纖維材料的支持,從而促進(jìn)了高性能纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

高性能纖維具有普通纖維沒有的特殊性能應(yīng)用于軍工和高科技產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域中。隨著科技的進(jìn)步有些品種纖維的性能還在不斷地改進(jìn)提高新的市場也在擴(kuò)大和開拓,已經(jīng)形成具有特色的新一代纖維材料。和無機(jī)非金屬材料、金屬材料相比它是重量輕、加工簡便、容易成型、物理性能好不會銹蝕的高性能材料和普通有機(jī)高分子材料比較它在材料的強(qiáng)韌度、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性方面有很大的優(yōu)勢用它增強(qiáng)的復(fù)合材料被稱為先進(jìn)復(fù)合材料。代表性高性能纖維的性能見表1

1 代表性高性能纖維的性能

纖維種類

強(qiáng)度/GPa

斷裂伸長率/%

彈性模量/GPa

密度/g·cm-3

熔點(diǎn)/℃

對位芳香族

聚酰胺纖維

2.8

2.4

132

1.44

560

2.8

2.0

121

1.44

560

3.0

4.6

120

1.39

500

間位芳香族

聚酰胺纖維

0.5~0.8

25~45

6.7~9.8

1.38

430

芳香族聚酯纖維

2.8

3.7

69

1.40

330

芳雜環(huán)類纖維

5.5

2.5

280

1.59

650

0.38

25~30

5.7

1.43

4500

高強(qiáng)聚乙烯纖維

3.4

2.0

160

0.98

140

碳纖維

高強(qiáng)

4.9

2.1

230

1.80

3700

高模

3.92

1.8

540

1.80

3700

高強(qiáng)玻璃纖維

3.5

2.0

87

2.50

1200

鋼纖維

1.8

2.0

48

7.85

1600

注:①為分解溫度

從表1可見,高性能纖維除了強(qiáng)度大、模量高外,其密度相當(dāng)?shù)停徒饘俦容^,其比強(qiáng)度、比模量要高好幾倍,因此作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用時(shí),輕量化特別明顯,這為節(jié)能、小型化、高速化、高技術(shù)產(chǎn)品帶來很多有利條件。表1中所示纖維大部分在市場上可以買到。高性能纖維種類繁多,性能差異大,價(jià)格相差很多,所以使用者要熟悉它們的特性,在考慮強(qiáng)度、模量等力學(xué)性能時(shí),還需要根據(jù)最終用途,綜合評估纖維的性價(jià)比。

高性能纖維的出現(xiàn)與發(fā)展只有 40 多年的時(shí)間,但是人們對以芳綸及碳纖維為代表的高性能纖維已相當(dāng)熟悉。防dan衣、宇宙服、光纖電纜、先進(jìn)復(fù)合材料等jian端科技產(chǎn)品都離不開高性能纖維的支撐。就是體育比賽用品,如高爾夫球桿、賽s車及車手防護(hù)頭盔等,也是高性能纖維制造的產(chǎn)品。

纖維科學(xué)家和系統(tǒng)工程師們對高性能纖維的大分子構(gòu)造、聚合工藝學(xué)、高分子液晶態(tài)及流變學(xué)、纖維加工技術(shù)等方面進(jìn)行了大量研究,奠定了高性能纖維的基礎(chǔ)科學(xué)理論。


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