其它高性能纖維授課教師：劉君妹授課時間：月日本節(jié)主要內(nèi)容一、超高分子量聚乙烯纖維二、陶瓷纖維三、金屬纖維四、硼纖維五、高性能紗線超高分子量聚乙烯纖維一、纖維的發(fā)展二、紡絲方法（凝膠紡絲法）三、纖維的制造四、纖維的特性五、纖維材料的加工六、纖維材料的應(yīng)用一、纖維的發(fā)展超高分子量聚乙烯UHMW—PE(Ultra--highmolecularweightpolyethylene)常規(guī)的聚乙烯纖維，其結(jié)構(gòu)內(nèi)的大分子多為折疊式結(jié)構(gòu)。在紡絲加工過程:如果能使折疊的大分子伸直，并結(jié)晶化、取向化，就有可能使聚乙烯纖維的強(qiáng)度和模量提高。

具有優(yōu)異的綜合性能，它的耐磨損、耐低溫、耐腐蝕、自潤滑、抗粘附、抗沖擊性能等均列塑料之首,被稱為“神奇的塑料”。一、纖維的發(fā)展1）20世紀(jì)30年代提出超強(qiáng)聚乙烯基礎(chǔ)理論。2）20世紀(jì)70年代初，英國Leeds大學(xué)教授采用熔融紡絲法得到了中強(qiáng)聚乙烯纖維，轉(zhuǎn)讓給美國Celanese公司及意大利的Snia公司，這兩個公司分別推出Certran（梭穿）和Tenfor（推福）商品名的超高分子量的聚乙烯纖維3）1979年荷蘭DSM公司發(fā)明了凝膠紡絲法并申請專利；同期日本三井石油化學(xué)公司開發(fā)了增塑紡絲法。開始了高強(qiáng)聚乙烯纖維的生產(chǎn)。4）1990年開始商業(yè)化生產(chǎn)。5）1998年寧波大成化纖集團(tuán)公司、中國石化總公司與中國紡織大學(xué)材料學(xué)院聯(lián)合研制成超高強(qiáng)高模聚乙烯纖維。國外生產(chǎn)超高強(qiáng)PE公司及產(chǎn)品Allied-Sighal(美國)Spectra100050美元/kgD.S.M+東洋紡DyneemaSK-60最高4000日元/kg三井石油化學(xué)TeckmilonⅠ70美元/kgD.S.MDyneemaSK-6566DyneemaUD-66國外超高分子量聚乙烯性能生產(chǎn)公司牌號密度g/cm3拉伸強(qiáng)度MPa彈性模量GPa斷裂伸長%荷蘭DSM美國AlliedgnalDyneemaSK60SK65SK75SK76Spectra900100020000.970.970.970.970.970.970.9727003000340036002400291030008998107116791011163.53.63.83.83.63.32.9超高強(qiáng)PE纖維加工方法為了制備高強(qiáng)度的聚乙烯纖維，最重要的是減少分子末端、分子之間、分子本身的纏結(jié)和折疊，使大分子處于伸直的單相結(jié)晶狀態(tài)。從另外一方面說，為了增加纖維的強(qiáng)度，應(yīng)采用較高分子量的聚乙烯，而分子量的增加，大分子的纏結(jié)和糾纏程度也會增大，因此在紡絲過程中熔體粘度很高，采用常規(guī)熔融紡絲技術(shù)很難紡絲成形。利用超拉伸技術(shù)可以使折疊的聚乙烯大分子伸直，并具有結(jié)晶化結(jié)構(gòu)，使纖維性能得到根本的改善。超高強(qiáng)PE纖維加工方法常用方法:纖維狀結(jié)晶生長法:將UHMW-PE二甲苯溶液加入兩個套著圓筒的間隙中，在結(jié)晶溫度下慢慢旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒，一邊將結(jié)晶種子從側(cè)面細(xì)管中加入，當(dāng)它與內(nèi)筒接觸時，便生成聚合物結(jié)晶，并以結(jié)晶生長相同的速度拉出纖維。粗單晶拉伸法：將UHMW-PE的稀溶液（0.05-0.2%）等溫結(jié)晶，進(jìn)行100倍以上超拉伸（如110-130℃拉伸320倍）凝膠纖維超拉伸法:荷蘭礦業(yè)公司將UHMW-PE溶于加入氫化萘的石蠟中，形成纖維后在90-150℃經(jīng)30倍以上拉伸英國利茲大學(xué)拉伸法：用普通的聚乙烯熔體紡絲，然后拉伸的極高模量的聚乙烯纖維凍膠紡絲－超拉伸法：超高志強(qiáng)P尋E纖現(xiàn)維加敵工方洞法凍膠介紡絲賤-超蝕拉伸額法是比帽較常結(jié)用的慎高強(qiáng)錢聚乙輝烯纖氣維的牌制備叮方法普。將高拐達(dá)1搭00逮萬以究上的槐拉伸址鏈P性E為儉原料稈，溶槽于礦縮慧物油艘類的盼溶劑膚中，姥采用走凝膠述紡絲葬法得歷到纖液維，鳴在進(jìn)嚴(yán)行朝崖北拉季伸。超拉股伸過疫程使未纖維焦的取稻向度僅和結(jié)叨晶度禍大大絕增加暖，從健而改籌善了盯纖維畢的力響學(xué)性群能。凝膠麥紡絲甲法的屠依據(jù)1.彼分辟子鏈堪斷裂偉機(jī)理極限猶強(qiáng)度旦=分客子鏈烘C-貪C原奪子間監(jiān)共價刻鍵的擇強(qiáng)度傻(0吳.6宏1N哄)/霞分子鍛鏈截橡面積友(n蝴m2)聚合物分子鏈截面積極限強(qiáng)度常規(guī)紡絲聚乙烯PE0.193nm2405cN/dtex9.8cN/dtex聚乙烯醇PVA0.228nm2257cN/dtex10.34cN/dtex聚酰胺6/PV60.192nm2344cN/dtex10.34cN/dtex聚丙烯腈PAN0.304nm2213cN/dtex5.44cN/dtexPPTA0.205nm2255cN/dtex27.22cN/dtex凝膠臨紡絲汽法2、聲纖維閣強(qiáng)度軍低的刃原因篇：1）常規(guī)葵紡絲缺法所飲用聚合古物相谷對分錦子量巴較小，大樣分子餃鏈的抄長度僚有限河，纖禿維中蔬的分枝子末術(shù)端增艱多，踐由分蜓子末袍端造洋成纖擔(dān)維結(jié)令構(gòu)上宗的微變小缺架陷也笛必然粱增多。分子驗(yàn)量麥2頂00榨萬叮6柴00塌萬纖維怎強(qiáng)度悅1竊.1次GP士a庫1.居6G凍Pa2）常規(guī)崖紡絲恒法的鍛拉伸輕倍數(shù)羨較小，無法蜜使大恥分子伸鏈特扛別是身柔性倒鏈沿寺軸向逃充分芒伸展坦。最混大拉件伸倍蠟數(shù)λma冷x=Nc1/績2(Nc為交壯聯(lián)點(diǎn)各之間恭的統(tǒng)類計(jì)鏈域節(jié)數(shù)宅)3）災(zāi)纖維賀中存舟在晶區(qū)沒和非尋晶區(qū)吸相互墻交叉浩并存羊的復(fù)雜找結(jié)構(gòu)冶，晶驕區(qū)和抄非晶菊區(qū)的釋排列錦及連值接方憐式對糊纖維局的力炊學(xué)性息質(zhì)起芝著很補(bǔ)大的西作用祖。凝膠貢紡絲敬法3.鹿柔揚(yáng)性鏈為聚合周體纖派維超挎高倍嗽拉伸虛的前茶提：盡可萌能提住高聚皺合體師大分呈子的騙分子描質(zhì)量盡可恢能提啊高非虜晶區(qū)囑縛結(jié)糖分子鳳的含靠量盡可券能減助少晶頂區(qū)折烈疊鏈融的含邪量，釣增加探伸直興鏈的襯含量盡可察能將喜非晶撥區(qū)均葛勻分福散到蕉連續(xù)符的結(jié)害晶基柳質(zhì)中蹈去凝膠竄紡絲稈法由試曾驗(yàn)可銜得：對成蝕形侯膨的初題生纖利維進(jìn)泊行超邪倍拉騾伸是州柔性笑高聚倘物纖道維高容強(qiáng)化為的條棄件；各種幻玉方法把得到蛛的初杠生纖搬維是扮不同穴的。屯凡采痕用稀扶溶液棒或辦將稀溶訪液作肌為分恒散原毀液的繩方法瓶，所榴用原嫁料是拼超高機(jī)相對雜分子脅質(zhì)量奔的聚繳合體挽，其小初生識纖維歇能經(jīng)貨受的晝拉伸瞧倍數(shù)墾也高起，纖攀維的就強(qiáng)度府也隨常之升所高；目前席已實(shí)寨現(xiàn)工宜業(yè)化胖生產(chǎn)糞的方望法是凝膠他紡絲狀法。凝膠哨紡絲部法的鵲基本遼步驟第一要部分波：把超連高分但子量決的聚勁合體膜溶解趟成半喊稀溶糖液，蝦使它粒依次慈經(jīng)過籍脫泡墨、過雞濾、腐計(jì)量沙、紡促絲及揭凝固切浴的篩冷凝助，形手成含微有大謠量溶總劑的起凝膠抗絲條激。第二苗部分拘：凝膠該絲條顛經(jīng)過戶超倍護(hù)熱拉沫伸，儀同時保去除汁溶劑片。拉逆伸之控后，甚殘留嫩在纖膝維中殖的溶噸劑可丙以用犯萃取虎的方記法去爸除，莫也可殘以在促超倍妙拉伸出之前臺萃取羅。纖維情的制循造的助兩種陷工藝1.磁先駝萃取華后拉茫伸超高值分子獎量P俊E溶原解昌凝播膠紡椒絲牛凝抽膠絲搖萃取炮干凝趕膠絲折超倍營熱拉紅伸捉成菠品纖就維2.乘先緣瑞拉伸抗后萃眼取超高臂分子至量P零E溶占解為凝膠吵紡絲皂濕塞凝膠匙絲超鋤倍熱容拉伸惹絲條翼中殘咸留溶薦劑萃鐘取放成品勺纖維工藝蘆流程123561-美溶解喪斧霉2態(tài)-計(jì)樓量泵討3絮-噴灰絲頭4-董冷卻婦-萃孕取裕延5夏-拉汁伸機(jī)頸構(gòu)牌6-晃筒子工藝窮流程凝膠拋絲條逝的兩鑰種結(jié)距構(gòu)：骨架槳是3淚0-臨40踢%濃應(yīng)溶液迎；微孔做中充吵滿P襪E為五0.飼4-拾0.適5%嗎的稀鼓溶液拉伸笨倍數(shù)迫：最低新20或倍拉伸擦倍數(shù)河為1崇5時蕉，其蜻強(qiáng)度腳0.寒8G沿Pa蓬;拉伸充倍數(shù)江從1田5增和加到交70預(yù)，纖啦維強(qiáng)集度增前加5色倍纖維綠的大撤分子信取向蠶圖迪尼瑪普通聚乙烯取向摧度：胖>橫95賭%；前較檢低;結(jié)晶道度:沫85貸%;象<6倦0%夜;高強(qiáng)仔聚乙便烯纖旺維特并性優(yōu)點(diǎn)塞：世界采上最內(nèi)堅(jiān)韌染的纖編維密度庭較小特，一那般為浸0.招97匙g／棍cm3，比圍強(qiáng)度膏、比謝模量臥都較陣高。斷裂貼伸長農(nóng)為3天％～聲6％謠。利螞用高擺強(qiáng)聚棉乙烯混纖維然制作腫的復(fù)條合材克料，脊在受宇到高治速沖飽擊作鵲用時拼，能鵲吸收撲大量佛能量夸，因援此適挑于做泥防護(hù)父材料賭。以鄉(xiāng)豐高強(qiáng)漸聚乙既烯纖螺維為枝基體撿的復(fù)鑰合材策料，聲多用患作輕露重量蓬的物刺件，前如浮椅筒、例船舶輝、雷衛(wèi)達(dá)透貿(mào)波結(jié)晉構(gòu)件雙、安穩(wěn)全帽請、防眨護(hù)服附等。在彎薪折狀純態(tài)下陶，高酷強(qiáng)聚羽乙烯甜纖維竊不易腳折斷鋸，摩擦國系數(shù)饑小，耍只有艘，且邀具有傅良好養(yǎng)的自厚潤滑瞇性，耐磨拿性好掏，特士別適保于紡漫織加財(cái)工。高強(qiáng)揉聚乙滾烯纖箏維具嫁有較罰好的戴抗紫道外線碌輻射因性能泄，在廚日光鐘下照蟻射1灣00鄉(xiāng)豐0h恭，其爛強(qiáng)度將保持猜率為趨70父％。高強(qiáng)安聚乙瘋烯纖蠟維具廈有較倒強(qiáng)的慰耐化隙學(xué)性培。電君磁波扔透過焦性好鋒。高強(qiáng)驢聚乙襪烯纖屆維特笨性難加倚工，林生產(chǎn)我效率奸低，喊成本再高。耐熱愧性差驚，熔點(diǎn)東較低賞，約為15細(xì)0℃，使用真溫度闊一般此應(yīng)控續(xù)制在70戲℃。粘結(jié)物性能鋸差：e.紛g.高強(qiáng)肯聚乙藍(lán)烯與測熱固奮性樹象脂的幫粘結(jié)統(tǒng)性較擠差，腫可以冤通過廣樹脂灣的改績性來蓋解決卸。綜合機(jī)械弱強(qiáng)度喚差，稈易蠕么變:在恒霉定載供荷下襖，該益材料教會有案相當(dāng)古高的氧蠕變卵，采微用交多聯(lián)方桑法，受或電林子束段輻射乒，可遍以有藏效地哲改善脈材料攻的抗講蠕變蛋性能麻。不阻剩燃，跪使用弱時嚴(yán)紀(jì)禁接勤觸明盡火。纖維度性能魂比較纖維矮自由帆斷裂足長度迪尼瑪

芳綸碳纖維

玻璃纖維尼龍鋼絲330km2351951358525耐沖雀擊性礦比較復(fù)合物的抗沖擊性能子彈穿透所需時間CFGFKevlarDyneema(浸佩泡時孕間：欠6個半月)迪尼猴瑪慚芳綸海水巷＊＊覽＊疑＊呆＊＊鹽酸革（P枯H=織0）苗＊＊芽＊酬＊鹽酸總（P系H=肺1）叉＊?dú)В獡恚獨(dú)溲跣c濁（P膊H>吐14恢）除＊燦＊＊尖＊舅＊汽油緣瑞＊＊搏＊段＊＊械＊甲苯雙＊＊株＊焦＊傍＊＊＊駐＊不沈受影飼響呢＊滴＊影垃響較億小豪＊型嚴(yán)重逐影響100806040200強(qiáng)力剩余率(%)050100150200時間(h)浸入堿中迪尼瑪浸入酸中迪尼瑪浸入堿中芳綸浸入酸中芳綸纖維列材料飼的加喝工1.滲機(jī)煎織物燦：2.辱針烘織物譜：長絲稻織物織：純紡劫：如秀Dy望ne帳ma妹SK塵65濁；混紡伍：與嗽棉混閣紡。3.