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國家出版基金項目

十二五國家重點出版物出版規(guī)劃項目

“”

中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)———新材料

高性能纖維

中國材料研究學(xué)會組織編寫

叢書主編黃伯云

叢書副主編韓雅芳

編著朱美芳周哲等

單頁

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內(nèi)容簡介

中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料叢書是中國材料研究學(xué)會組織編寫的被新聞出版廣電

“———”,

總局批準(zhǔn)為十二五國家重點出版物出版規(guī)劃項目并獲年度國家出版基金資助叢書

“”,2016。

共分冊涵蓋了新型功能材料高性能結(jié)構(gòu)材料高性能纖維復(fù)合材料等種重點發(fā)展的材

16,、、16

料本分冊為高性能纖維

。《》。

本書在總結(jié)近年來國內(nèi)外相關(guān)研究與應(yīng)用開發(fā)成果的基礎(chǔ)上系統(tǒng)論述了高性能纖維的基本

,

概念品種范圍和發(fā)展趨勢并著重論述了高性能纖維的主要品種碳纖維芳香族聚酰胺纖維

、,、

芳綸超高分子量聚乙烯纖維聚酰亞胺纖維聚苯硫醚纖維聚四氟乙烯纖維以及新型的碳

()、、、、

納米管和石墨烯纖維的性能特點研究進展與產(chǎn)業(yè)化進程等內(nèi)容

、。

本書內(nèi)容先進適合我國高性能纖維產(chǎn)業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的科技工作者參考也

,,

可供新材料研究院所高等院校新材料產(chǎn)業(yè)界政府相關(guān)部門新材料中介咨詢機構(gòu)等領(lǐng)域的

、、、、

人員參考

。

圖書在版編目(CIP)數(shù)據(jù)

中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料高性能纖維朱美芳等編著北京

/—:

中國鐵道出版社...

,2017.11

ISBN978--7--113--23960--2

中朱新興產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中國化學(xué)

……

纖Ⅰ維.工①業(yè)產(chǎn)業(yè)Ⅱ發(fā).①展研究Ⅲ.中①國------②

------Ⅳ.①F121.3②F426.75

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2017)269670

中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料

書名:———

高性能纖維

作者:朱美芳周哲等編著

策劃:李小軍讀者熱線:

(010)63550836

責(zé)任編輯:李小軍許璐徐盼欣

封面設(shè)計:

責(zé)任校對:張玉華

責(zé)任印制:郭向偉

出版發(fā)行:中國鐵道出版社北京市西城區(qū)右安門西街號

(100054,8)

網(wǎng)址:

htt:///51eds/

印刷:中煤p北京印p務(wù)有限公司

()

版次:年月第版年月第次印刷

20171112017111

開本:印張字數(shù)千

787mm×1092mm1/16:14.25:300

書號:

ISBN978--7--113--23960--2

定價:元

68.00

版權(quán)所有侵權(quán)必究

凡購買鐵道版圖書如有印制質(zhì)量問題請與本社教材圖書營銷部聯(lián)系調(diào)換電話

,,。:(010)63550836

打擊盜版舉報電話

:(010)51873659

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中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料叢書

“———”

編委會

主任:黃伯云(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會名譽理事長)

副主任:韓雅芳(教授、中國材料研究學(xué)會副理事長兼秘書長)

田京芬(中國鐵道出版社社長、全國新聞出版行業(yè)領(lǐng)軍人才)

編委:李元元(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會理事長)

魏炳波(中國科學(xué)院院士、中國材料研究學(xué)會副理事長)

周玉(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會副理事長)

謝建新(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會常務(wù)副理事長)

鄭有炓(中國科學(xué)院院士、南京大學(xué)教授)

李衛(wèi)(中國工程院院士、北京鋼鐵研究總院教授級高級工程師)

潘復(fù)生(中國工程院院士、中國材料研究學(xué)會副理事長)

姚燕(教授、中國材料研究學(xué)會副理事長)

羅宏杰(教授、中國材料研究學(xué)會副理事長)

韓高榮(教授、中國材料研究學(xué)會副理事長)

唐見茂(教授、中國材料研究學(xué)會常務(wù)理事、咨詢專家)

張新明(教授、俄羅斯工程院院士、俄羅斯宇航科學(xué)院院士)

朱美芳(教授、中國材料研究學(xué)會常務(wù)理事)

張增志(教授、中國材料研究學(xué)會常務(wù)理事兼副秘書長)

武英(教授、中國材料研究學(xué)會常務(wù)理事兼副秘書長)

趙永慶(教授、中國材料研究學(xué)會理事)

李賀軍(教授、中國材料研究學(xué)會理事)

楊桂生(教授、中國材料研究學(xué)會理事)

吳曉東(清華大學(xué)材料學(xué)院副研究員)

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ⅳ高性能纖維

吳玲(教授、國家新材料行業(yè)生產(chǎn)力中心主任)

尚成嘉(北京科技大學(xué)教授、中國材料研究學(xué)會理事)

徐志康(浙江大學(xué)教授)

楊輝(浙江大學(xué)教授)

姜希猛(深圳清華大學(xué)研究院研究員)

趙靜(中國鐵道出版社總編辦主任)

責(zé)任編委:唐見茂

叢書主編:黃伯云

叢書副主編:韓雅芳

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序

新材料是高技術(shù)和現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和先導(dǎo),對培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)

業(yè)、國家重大工程項目的建設(shè)以及可持續(xù)發(fā)展都具有重要的支撐和保證作用。

在我國政府大力支持下,我國新材料在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)進步、創(chuàng)新能力、應(yīng)用

水平等方面均取得了重大進展,自主的產(chǎn)業(yè)體系初步形成,具備了良好的發(fā)展

基礎(chǔ)。同時,從全球高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景看,新材料的基礎(chǔ)地位和

先導(dǎo)作用也越來越重要。

“中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)———新材料”叢書是為貫徹落實國務(wù)院年頒布的

2010

《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》(國發(fā)〔〕號)而組織編

201032

著出版的。在國發(fā)〔〕號文中,新材料被列為我國七種重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)

201032

之一,其總體目標(biāo)定位是:“大力發(fā)展稀土功能材料、高性能膜材料、特種玻

璃、功能陶瓷、半導(dǎo)體照明材料等新型功能材料。積極發(fā)展高品質(zhì)特殊鋼、新

型合金材料、工程塑料等先進結(jié)構(gòu)材料。提升碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙

烯纖維等高性能纖維及其復(fù)合材料發(fā)展水平。開展納米、超導(dǎo)、智能等共性基

礎(chǔ)材料研究?！北緟矔芍袊牧涎芯繉W(xué)會負責(zé)組織編著、中國鐵道出版社出

版,并成功入選“‘十二五’國家重點出版物出版規(guī)劃項目”,獲得年度國

2016

家出版基金資助。這是論述我國新材料發(fā)展戰(zhàn)略的第一部系統(tǒng)性科技系列著作,

代表了當(dāng)代新材料發(fā)展的主流,對推動我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展都具

有重要的現(xiàn)實意義和深遠的指導(dǎo)意義。

本叢書從發(fā)展國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的高度出發(fā),重點選擇了國發(fā)〔〕

2013

號文件鼓勵的高性能結(jié)構(gòu)材料、特種功能材料和高性能纖維及其復(fù)合材料,

32

全面系統(tǒng)闡述了發(fā)展這些重點新材料的產(chǎn)業(yè)背景及戰(zhàn)略意義,系統(tǒng)地論述了這

些新材料的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)、我國取得的最新研究成果、應(yīng)用方向及發(fā)展

前景,針對性地提出了我國發(fā)展這些新材料的主要方向和任務(wù),分析了存在的

主要問題,提出了相應(yīng)的對策和建議,是我國近年來在新材料領(lǐng)域內(nèi)具有領(lǐng)先

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ⅵ高性能纖維

水平的科技著作叢書。叢書最大的特點是體現(xiàn)了一個“新”字:介紹和論述了

我國材料領(lǐng)域取得的最新研究成果、開發(fā)的最先進材料品種和最新制造技術(shù),

所著內(nèi)容代表當(dāng)代全球新材料發(fā)展方向和主流。叢書既具有較高的學(xué)術(shù)性和技

術(shù)先進性,同時對我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展也具有重要的參考價值。

中國材料研究學(xué)會是全國一級學(xué)術(shù)團體,具有資源、信息和人才的綜合優(yōu)

勢,多年來在促進材料科學(xué)進步、開展國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流、承接政府職能轉(zhuǎn)移、

提供新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展決策咨詢、開展社會化服務(wù)等方面做了大量的、卓有成效

的工作,為推動我國新材料發(fā)展發(fā)揮了重要作用。參加本叢書編著的作者都是

我國從事相關(guān)材料研究和開發(fā)的一流的科研單位和院校、一流的專家學(xué)者,擁

有數(shù)十年的科研、教學(xué)和產(chǎn)業(yè)開發(fā)經(jīng)驗,并取得了國內(nèi)領(lǐng)先的科研成果,創(chuàng)作

態(tài)度嚴謹,從而保障了本套叢書的內(nèi)容質(zhì)量。

本叢書的編著和出版是近年來我國材料研究領(lǐng)域具有足夠影響的一件大事。

我們希望,本叢書的出版能對我國新材料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生較大的助推作用,

也熱切希望廣大材料科技人員、產(chǎn)業(yè)精英、決策機構(gòu)積極投身到發(fā)展我國新材

料研發(fā)的行列中來,為推動我國新材料產(chǎn)業(yè)又好又快的發(fā)展做出更大貢獻!

中國材料研究學(xué)會名譽理事長

中國工程院院士

年月

20166

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前言

“中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)———新材料”叢書由中國材料研究學(xué)會組織編寫,被新聞出版

廣電總局批準(zhǔn)為“十二五”國家重點出版物出版規(guī)劃項目。

根據(jù)國務(wù)院《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》,新材料被列為我國戰(zhàn)略

性新興產(chǎn)業(yè)之一。本叢書定位為:從戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的高度,著重論述新材料在國民經(jīng)濟

和國防建設(shè)重大工程和項目中的地位和作用、技術(shù)基礎(chǔ)、最新研究成果、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展

前景。其特點在于體現(xiàn)一個“新”字,即在遵守國家有關(guān)保密規(guī)定的前提下論述當(dāng)代新材

料的最先進的工藝和最重要的性能。它代表當(dāng)代全球新材料發(fā)展主流,對實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)

展具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的指導(dǎo)意義。本叢書共分冊,涵蓋了新型功能材料、高

16

性能結(jié)構(gòu)材料、高性能纖維復(fù)合材料等種重點發(fā)展材料。本分冊為《高性能纖維》。

16

高性能纖維是指對外界的物理和化學(xué)作用具有特殊耐受能力的一類特種纖維,也是

近年來全球化學(xué)纖維工業(yè)的主要發(fā)展方向,市場需求持續(xù)快速增長,產(chǎn)能和產(chǎn)量不斷擴

大。高性能纖維不僅是發(fā)展航空航天和國防工業(yè)所迫切需要的重要戰(zhàn)略物資,而且在推

進各類戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和低碳經(jīng)濟、節(jié)能減排中起著不可替代的作用,是體現(xiàn)一個國家綜

合實力與技術(shù)創(chuàng)新的標(biāo)志之一。日本、美國和歐洲發(fā)達國家高度重視并壟斷著全球高性

能纖維的研發(fā)技術(shù)、生產(chǎn)與市場。年以來,在國家政策與財政的重點支持下,我國高

2006

性能纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,已建立起較為完整的國產(chǎn)高性能纖維制備技術(shù)研發(fā)、工程實踐和

產(chǎn)業(yè)體系,產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高,“產(chǎn)學(xué)研用”格局初步形成,從而有效緩解了國民經(jīng)濟和國

防建設(shè)對國產(chǎn)高性能纖維的迫切需求。

本書在總結(jié)近年來國內(nèi)外相關(guān)研究與應(yīng)用開發(fā)成果的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)論述了高性能纖

維的基本概念、品種范圍和發(fā)展趨勢,并著重論述了高性能纖維的主要品種———碳纖維、

芳香族聚酰胺纖維(芳綸)、超高分子量聚乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、聚苯硫醚纖維、聚四氟

乙烯纖維以及新型的碳納米管和石墨烯纖維的性能特點、研究進展與產(chǎn)業(yè)化進程等內(nèi)容。

本書內(nèi)容先進,適合我國高性能纖維產(chǎn)業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的科技工作者

參考,也可供新材料研究院所、高等院校、新材料產(chǎn)業(yè)界、政府相關(guān)部門、新材料中介咨詢

機構(gòu)等領(lǐng)域的人員參考。

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高性能纖維

ⅷ

本書由朱美芳、周哲等編著。具體編寫分工如下:第章由周哲編著,第章由王世

12

超編著,第章由周家良編著,第章由王興平編著,第章由孟思編著,第章由胡澤旭

3456

編著,第章由毛宇辰編著,第章由麻伍軍編著。全書由朱美芳和周哲負責(zé)統(tǒng)稿定稿。

78

高性能纖維發(fā)展迅速,涉及內(nèi)容比較廣泛,研究成果不斷涌現(xiàn),加之編著者學(xué)識和水

平有限,書中存在疏漏之處在所難免,懇請讀者批評指正。

編著者

年月

20177

雙頁

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目錄?

目錄

第1章概論…………………

1

高性能纖維的界定……………………

1.11

纖維………………

1.1.11

高性能纖維的定義………………

1.1.22

高性能纖維的分類和應(yīng)用領(lǐng)域………

1.23

高性能纖維的分類………………

1.2.13

高性能纖維的應(yīng)用領(lǐng)域…………

1.2.26

高性能纖維簡要發(fā)展歷程……………

1.38

國外高性能纖維發(fā)展歷程與現(xiàn)狀………………

1.3.18

我國高性能纖維發(fā)展歷程與現(xiàn)狀……………

1.3.210

高性能纖維發(fā)展前景展望…………

1.414

高性能纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢…………………

1.4.114

我國高性能纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向………………

1.4.214

參考文獻……………………

15

第2章碳纖維………………

18

碳纖維的結(jié)構(gòu)與性能………………

2.118

的結(jié)構(gòu)與性能……………

2.1.1PAN18

纖維的結(jié)構(gòu)與性能………

2.1.2PAN19

預(yù)氧化纖維的結(jié)構(gòu)與性能……………………

2.1.320

碳纖維的結(jié)構(gòu)與性能…………

2.1.420

碳纖維的先進工藝技術(shù)……………

2.221

丙烯腈共聚合工藝……………

2.2.121

的紡絲成形工藝…………

2.2.2PAN22

纖維的后處理工藝………

2.2.3PAN23

纖維的預(yù)氧化工藝………

2.2.4PAN24

纖維的碳化工藝…………

2.2.5PAN25

纖維的石墨化工藝………

2.2.6PAN25

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ⅹ高性能纖維

碳纖維的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢……………………

2.325

基碳纖維的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢………

2.3.1PAN25

黏膠基碳纖維的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢………

2.3.227

瀝青基碳纖維的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢………

2.3.328

木質(zhì)素基碳纖維的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢……

2.3.429

發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè)背景及戰(zhàn)略意義…………………

2.431

碳纖維在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)重大工程和項目中的地位和作用…………

2.4.131

國外碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢……………

2.4.233

我國碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢……………

2.4.335

發(fā)展我國碳纖維產(chǎn)業(yè)的主要任務(wù)及應(yīng)對策略……

2.536

參考文獻……………………

37

第3章芳香族聚酰胺纖維………………

41

芳香族聚酰胺纖維的結(jié)構(gòu)與性能…………………

3.141

對位芳香族聚酰胺纖維的結(jié)構(gòu)與性能………

3.1.143

間位芳香族聚酰胺纖維的結(jié)構(gòu)與性能………

3.1.247

雜環(huán)芳香族聚酰胺纖維的結(jié)構(gòu)與性能………

3.1.351

芳香族聚酰胺纖維的先進工藝技術(shù)………………

3.254

的制備及紡絲…………

3.2.1PPTA54

的制備及紡絲…………

3.2.2PMIA57

雜環(huán)芳香族聚酰胺的制備及紡絲……………

3.2.362

芳香族聚酰胺纖維的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢………

3.364

合成方法………………………

3.3.164

結(jié)構(gòu)改性………………………

3.3.266

表面改性………………………

3.3.370

發(fā)展芳香族聚酰胺纖維的產(chǎn)業(yè)背景及戰(zhàn)略意義…………………

3.472

芳香族聚酰胺纖維在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)重大工程和項目中的地位

3.4.1

和作用…………

72

國外芳香族聚酰胺纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢………………

3.4.273

我國芳香族聚酰胺纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢………………

3.4.373

發(fā)展我國芳香族聚酰胺纖維產(chǎn)業(yè)的主要任務(wù)及應(yīng)對策略………

3.574

參考文獻……………………

75

第4章超高分子量聚乙烯纖維…………

79

超高分子量聚乙烯纖維的結(jié)構(gòu)與性能……………

4.179

雙頁

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目錄?

超高分子量聚乙烯的結(jié)構(gòu)……………………

4.1.179

加工過程中聚乙烯大分子結(jié)構(gòu)的變化………

4.1.281

超高分子量聚乙烯纖維的性能………………

4.1.381

超高分子量聚乙烯纖維的先進工藝技術(shù)…………

4.286

超高分子量聚乙烯的紡絲方法………………

4.2.186

凍膠紡絲工藝原理………………

4.2.2UHMWPE88

凍膠紡絲工藝路線………………

4.2.3UHMWPE89

超高分子量聚乙烯纖維的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢…………………

4.390

改善界面黏結(jié)性能……………

4.3.190

提高力學(xué)性能及改善耐蠕變性能……………

4.3.292

纖維的應(yīng)用………

4.3.3UHMWPE94

發(fā)展超高分子量聚乙烯纖維產(chǎn)業(yè)背景及戰(zhàn)略意義………………

4.495

超高分子量聚乙烯纖維在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)重大工程和項目中的地位

4.4.1

和作用…………

95

國外超高分子量聚乙烯纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢…………

4.4.296

我國超高分子量聚乙烯纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢…………

4.4.397

發(fā)展我國超高分子量聚乙烯纖維產(chǎn)業(yè)的主要任務(wù)及應(yīng)對策略…

4.599

參考文獻…………………

100

第5章聚酰亞胺纖維……………………

103

聚酰亞胺纖維的結(jié)構(gòu)與性能………

5.1103

聚酰亞胺纖維的主要性能……………………

5.1.1103

聚酰亞胺化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系……………

5.1.2105

聚酰亞胺纖維物理結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系………

5.1.3119

聚酰亞胺纖維的先進工藝技術(shù)……………………

5.2120

二步法紡制聚酰亞胺纖維……………………

5.2.1120

一步法紡制聚酰亞胺纖維……………………

5.2.2121

干法紡絲方法制聚酰亞胺纖維………………

5.2.3123

熔融紡絲方法制聚酰亞胺纖維………………

5.2.4123

靜電紡絲方法制聚酰亞胺纖維………………

5.2.5124

聚酰亞胺纖維的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢……………

5.3124

發(fā)展聚酰亞胺纖維的產(chǎn)業(yè)背景及戰(zhàn)略意義………

5.4128

聚酰亞胺纖維在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)重大工程和項目中的地位

5.4.1

和作用…………

128

國外聚酰亞胺纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢……

5.4.2129

單頁

CMYK

?高性能纖維

我國聚酰亞胺纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢……

5.4.3129

發(fā)展我國聚酰亞胺纖維產(chǎn)業(yè)的主要任務(wù)及應(yīng)對策略……………

5.5131

參考文獻…………………

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第6章聚苯硫醚纖維……………………

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聚苯硫醚纖維的結(jié)構(gòu)與性能………