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什么是高性能纖維

更新時間:2024-07-04      點擊次數(shù):125

高性能纖維是纖維科學及工程界開發(fā)的一批具有高強度、高模量、耐高溫性的新一代化學纖維。

由于高科技產業(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,從而促進了高性能纖維產業(yè)的發(fā)展。

高性能纖維具有普通纖維沒有的特殊性能應用于軍工和高科技產業(yè)的各個領域中。隨著科技的進步有些品種纖維的性能還在不斷地改進提高新的市場也在擴大和開拓,已經形成具有特色的新一代纖維材料。和無機非金屬材料、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高分子材料比較它在材料的強韌度、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性方面有很大的優(yōu)勢用它增強的復合材料被稱為先進復合材料。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

強度/GPa

斷裂伸長率/%

彈性模量/GPa

密度/g·cm-3

熔點/℃

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

高強聚乙烯纖維

3.4

2.0

160

0.98

140

碳纖維

高強

4.9

2.1

230

1.80

3700

高模

3.92

1.8

540

1.80

3700

高強玻璃纖維

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,高性能纖維除了強度大、模量高外,其密度相當?shù)停徒饘俦容^,其比強度、比模量要高好幾倍,因此作為結構材料應用時,輕量化特別明顯,這為節(jié)能、小型化、高速化、高技術產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,價格相差很多,所以使用者要熟悉它們的特性,在考慮強度、模量等力學性能時,還需要根據(jù)最終用途,綜合評估纖維的性價比。

高性能纖維的出現(xiàn)與發(fā)展只有 40 多年的時間,但是人們對以芳綸及碳纖維為代表的高性能纖維已相當熟悉。防dan衣、宇宙服、光纖電纜、先進復合材料等jian端科技產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車及車手防護頭盔等,也是高性能纖維制造的產品。

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


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