高强高模纤维.ppt

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1、高强高模纤维高强高模纤维High strength and high modulus fiber关于高强高模纤维关于高强高模纤维p高强高纤维目前尚无确切的定义高强高纤维目前尚无确切的定义 n强度：强度：2GPa2GPan模量：模量：50GPa50GPa 主要的高强高模纤维主要的高强高模纤维p碳纤维碳纤维p芳纶纤维芳纶纤维p高强高模聚乙烯纤维高强高模聚乙烯纤维p其它纤维其它纤维工业化高强纤维及性能工业化高强纤维及性能碳纤维碳纤维按用途分：按用途分：p作烧蚀材料作烧蚀材料（主要为粘胶基碳纤维）（主要为粘胶基碳纤维）p作结构材料作结构材料（主要为聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维）（主要为聚丙烯腈基碳纤

2、维和沥青基碳纤维）高强聚乙烯醇（高强聚乙烯醇（PVAPVA）纤维）纤维p高分子量原料，采用冻胶纺丝，超拉伸技高分子量原料，采用冻胶纺丝，超拉伸技术术p湿纺加硼交联技术湿纺加硼交联技术Poly-p-phenylenebenzobisthiazole（PBO）纤维）纤维p强度、模量比芳纶高出近一倍强度、模量比芳纶高出近一倍p中文名：聚对苯撑苯并双口恶唑，中文名：聚对苯撑苯并双口恶唑，是一种杂环芳香是一种杂环芳香族的聚酰胺族的聚酰胺（分子式见下图）（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

3、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。OHHOH2NNH2+HCl+COOHHOOCPPA130-200oCNONO*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/texGPa%g/cm3%zylonHM3.72802.51.560.668650zylonAS3.71803.51.54268650对位芳族聚酰胺1.9

4、51092.41.454.529550同位芳族聚酰胺0.4717221.384.529400钢纤维0.352001.47.800-碳纤维2.052301.51.76-高模量聚酯3.571103.50.96016.5150聚苯并咪唑(PBI)0.285.6301.401.541550PBO纤维的卓越性能p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。pPBO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

5、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 p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。p短切纤和和浆粕的应

6、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。p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。p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。芳纶纤维芳纶纤维p聚对苯二甲酰对苯二胺聚对苯二甲酰对苯二胺p通过液晶纺丝方法制成通过液晶纺丝方法制成p分子链伸直平行排列分子链伸直平行排列p结晶度很高结晶度很高芳纶的主要用途芳纶的主要用途p复合材料增强复合材料增强p防弹材料防弹材料p光缆

7、、电缆加强材料光缆、电缆加强材料p其他特殊用途其他特殊用途芳纶生产销售现状芳纶生产销售现状p已有已有3030年的工业化历史年的工业化历史p主要生产国：美国，日本，荷兰主要生产国：美国，日本，荷兰p目前世界市场供不应求目前世界市场供不应求我国芳纶发展的情况我国芳纶发展的情况p我国开发芳纶已有我国开发芳纶已有2020年年p东华大学是最早参与研究的单位之一，有东华大学是最早参与研究的单位之一，有自主的知识产权自主的知识产权p目前准备开发芳纶纸目前准备开发芳纶纸高强高模高强高模PEPE纤维纤维p原料：分子量原料：分子量150-600150-600万万p采用冻胶纺丝，超拉伸技术采用冻胶纺丝，超拉伸技术p

8、纤维具有部分伸直链结构纤维具有部分伸直链结构冻胶纺丝主流程冻胶纺丝主流程p纺丝纺丝 溶解溶解 脱泡脱泡 挤出成型挤出成型 凝固凝固 冻胶丝络筒冻胶丝络筒p拉伸拉伸 集束集束 萃取萃取 干燥干燥 超超倍拉伸倍拉伸 卷绕卷绕PEPE冻胶纺溶剂及萃取剂冻胶纺溶剂及萃取剂p主要溶剂主要溶剂 十氢萘，煤油，白油，矿物油十氢萘，煤油，白油，矿物油p主要萃取剂主要萃取剂 汽油，低聚烃，卤代烃，苯及其衍生物汽油，低聚烃，卤代烃，苯及其衍生物PEPE冻胶纺工艺关键冻胶纺工艺关键p浓度：浓度：3%-10%3%-10%p采用双螺杆帮助溶解和脱泡采用双螺杆帮助溶解和脱泡p用特殊的凝固浴解决并丝问题用特殊的凝固浴解决并

9、丝问题p分多级达到分多级达到4040倍以上拉伸倍以上拉伸p溶剂及萃取剂回收分离溶剂及萃取剂回收分离高强高强PEPE的工业生产的工业生产p主要生产国：主要生产国：荷兰，美国，日本，中国荷兰，美国，日本，中国p产量：产量：目前约目前约40004000吨吨/年，供不应求年，供不应求0 层层90 层层防弹防弹UD是无纬复合材料是无纬复合材料UD的组成的组成热熔热熔PE层层UD 0,90 UD 0,90 热熔热熔PE层层面密度：面密度：145 g/m UD截面扫描电镜照片截面扫描电镜照片我国高强我国高强PEPE技术的特征技术的特征p采用白油或矿物油采用白油或矿物油p凝固浴采用独特的配方，解决了并丝问凝固

10、浴采用独特的配方，解决了并丝问题题p各生产厂有自己的知识产权各生产厂有自己的知识产权p所有的生产厂，技术均由东华大学化纤所有的生产厂，技术均由东华大学化纤研究所提供研究所提供国产和进口国产和进口PEPE纤维性能比较纤维性能比较国产和进口纤维截面国产和进口纤维截面SEM照片照片存在的问题和今后的工作存在的问题和今后的工作p进一步提高国产高强进一步提高国产高强PEPE的强度和均匀的强度和均匀性性p研究提高纤维抗蠕变能力的技术研究提高纤维抗蠕变能力的技术p提高纤维的使用温度提高纤维的使用温度p进一步降低单丝纤度进一步降低单丝纤度小结小结p从国防科技发展的战略高度出发，开发高强高模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；纤维刻不容缓；p我国已有开发高强纤维的基础，迄今高强我国已有开发高强纤维的基础，迄今高强PEPE和碳和碳纤维已经工业化，有待于开发其下游产品；芳纶纤维已经工业化，有待于开发其下游产品；芳纶纤维及其制品、纤维及其制品、PBOPBO纤维等的生产技术尚属开发阶纤维等的生产技术尚属开发阶段。段。