第二章_產(chǎn)業(yè)用纖維材料(20100916)

1、第二章第二章 產(chǎn)業(yè)用纖維材料產(chǎn)業(yè)用纖維材料本章主要講解內(nèi)容本章主要講解內(nèi)容產(chǎn)業(yè)用纖維概述產(chǎn)業(yè)用纖維概述產(chǎn)業(yè)用常規(guī)纖維產(chǎn)業(yè)用常規(guī)纖維產(chǎn)業(yè)用高性能纖維產(chǎn)業(yè)用高性能纖維產(chǎn)業(yè)用功能纖維產(chǎn)業(yè)用功能纖維產(chǎn)業(yè)用纖維的種類產(chǎn)業(yè)用纖維的種類第一節(jié)第一節(jié) 產(chǎn)業(yè)用纖維概述產(chǎn)業(yè)用纖維概述常規(guī)纖維高強高模有機纖維耐化學(xué)腐蝕和阻燃有機纖維高性能無機纖維超細(xì)和其它新型纖維天然纖維對位芳綸間位芳綸碳纖維微細(xì)纖維再生纖維超高分子量聚乙烯（UHMWPE）凱美爾（Kermal）纖維陶瓷纖維太陽能吸收纖維合成纖維聚苯并噁唑（PBO）克諾爾（Kynol）纖維硼纖維熱敏纖維氧化丙烯類纖維鎢纖維香味纖維聚醚酮（PEK）抗菌纖維聚醚醚酮（P

2、EEK）中空纖維聚苯硫醚（PPS）抗靜電阻燃纖維聚四氟乙烯（PTFE）第二節(jié)第二節(jié) 產(chǎn)業(yè)用常規(guī)纖維簡介產(chǎn)業(yè)用常規(guī)纖維簡介棉（棉（Cotton）天然纖維（天然纖維（Natural Fibers）船帆船帆麻繩麻繩麻麻p韌皮纖維（軟質(zhì)纖維）：韌皮纖維（軟質(zhì)纖維）：苧麻（Ramie ）、亞麻（ Flax ）、黃麻（ Jute ）和洋麻（Kenaf）等。（1）物理性能：物理性能：回潮率高；苧麻的斷裂強度為4.95.7cN/dtex，斷裂伸長率為1.5%2.3%；亞麻的強力為5.286.16cN/dtex，斷裂伸長率為約3%；麻類中黃麻的回潮率最高。（2）化學(xué)性能：化學(xué)性能：熱穩(wěn)定性略好于棉，其它類似棉纖

3、維；p物理性能：物理性能：回潮率為7%8%，斷裂強度為2.64.3cN/dtex，斷裂伸長率為3%7%，不軟化，不熔融；p化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)：不耐酸，較耐堿，一般不溶于有機溶劑，120oC下5h后變黃，150oC時會明顯氧化分解，阻燃性差，耐日光性好。p應(yīng)用：應(yīng)用：帆布、過濾材料、絮墊、醫(yī)用衛(wèi)生材料、填充料、涂層基布、揩布、特種棉織物等。羊毛（羊毛（Wool）p優(yōu)點優(yōu)點：彈性好、保暖性好、絕緣、阻燃；p主要應(yīng)用主要應(yīng)用：氈毯。氈氈毯毯蠶絲（蠶絲（Silk）主要應(yīng)用主要應(yīng)用：手術(shù)縫合線、篩網(wǎng)等。手術(shù)縫合線手術(shù)縫合線篩網(wǎng)篩網(wǎng)羊毛和蠶絲在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用相對較少。羊毛和蠶絲在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用相對較少。p葉

4、纖維（硬質(zhì)纖維）：葉纖維（硬質(zhì)纖維）：劍麻（ Sisal ）和蕉麻（Hemp）等（3）應(yīng)用：應(yīng)用：麻線、帶、繩，過濾布，帆布，亞麻水龍帶，麻袋，畫布，增強材料，土工布等。主要應(yīng)用主要應(yīng)用：白綜繩。再生纖維（再生纖維（Regenerated Fibers）p主要應(yīng)用：主要應(yīng)用：輪胎簾子線、傳送帶、繩索，醫(yī)療衛(wèi)生用品等。粘膠纖維（粘膠纖維（Viscose）20%NaOHp物理性能：物理性能：密度為1.52g/cm3，回潮率為13%，吸濕膨脹率大，可達50%140%，強度低，為1.62.7cN/dtex，斷裂伸長率為16%22%，濕強遠(yuǎn)低于干強，制品的耐磨、耐疲勞性差。p化學(xué)性能：化學(xué)性能：和棉類似

5、。輪胎的結(jié)構(gòu)輪胎的結(jié)構(gòu)聚酰胺纖維（聚酰胺纖維（Polyamide，PA）聚酰胺6纖維聚酰胺66纖維短纖維長絲短纖維長絲普通強力普通型強力型熔融溫度（）210215255干態(tài)斷裂強度（ cN/dtex）3.86.24.25.65.68.43.16.22.65.35.28.4濕態(tài)斷裂強度（ cN/dtex）3.25.53.75.25.27.02.65.42.34.94.57.0干態(tài)斷裂伸長率（%）256028451625166625651628濕態(tài)斷裂伸長率（%）276336522030186830701832初始模量（cN/dtex）7.026.417.639.623.8448.839.64.4

6、21.121.151.0彈性回復(fù)率（%）95100（伸長率為3%時）100（伸長率為4%時）聚酰胺纖維的物理機械性能聚酰胺纖維的物理機械性能合成纖維（合成纖維（Synthesized Fibers）p物理性能：物理性能：耐疲勞性能居常見纖維之首，初始模量較低，伸長量大，回潮率高，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低；p化學(xué)性能：化學(xué)性能：耐堿不耐酸，耐熱性差，耐光性差；p應(yīng)用：應(yīng)用：簾子線、繩索、漁網(wǎng)、降落傘、地毯、安全氣囊等。降落傘降落傘安全氣囊安全氣囊聚酯纖維（聚酯纖維（Polyester）PET短纖維長絲普通型強力型熔融溫度（）255265玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（）6981密度（g/cm3）1.38初始模量（cN/

7、dtex）222479.2140斷裂強度（ cN/dtex）4.25.73.85.35.57.9斷裂伸長率（%）35502032717彈性回復(fù)率（%）（伸長率為3%時）909595100PET纖維的物理機械性能纖維的物理機械性能p物理性能：物理性能：回潮率為0.4%0.5%，彈性回復(fù)性好，纖維模量高，剛度大；p化學(xué)性能：化學(xué)性能：耐酸不耐堿，耐熱性好；p用途：用途：簾子布、工業(yè)繩索、傳送帶、傳動帶、過濾織物、絕緣材料、船帆、帳篷、填充材料、隔熱材料、地毯、造紙用織物、縫紉線等。傳送帶傳送帶傳動帶傳動帶聚丙烯腈纖維（聚丙烯腈纖維（ Polyacrylonitrile, PAN ）85%的丙烯腈單

8、元的丙烯腈單元p物理性能：物理性能：回潮率為2%左右，強度為1.763.08cN/dtex，斷裂伸長率為25%46%，濕強為干強的 85%95%，初始模量介于滌綸和錦綸之間為35.261.6cN/dtex,伸長彈性近似羊毛；p化學(xué)性能：化學(xué)性能：耐稀酸稀堿，溶于濃強酸，冷濃堿、熱稀堿中變黃，熱濃堿中結(jié)構(gòu)會被破壞，具有熱彈性，耐日光性好；p應(yīng)用：應(yīng)用：帳篷、毯、絮制品等。聚丙烯纖維（聚丙烯纖維（Polypropylene，PP）短纖維長絲軟化溫度（）145165熔融溫度（）160177斷裂強度（ cN/dtex）2.65.72.67.0干態(tài)斷裂伸長率（%）20802080初始模量（cN/dtex

9、）18351635彈性回復(fù)率（%）（伸長率3%時）9610096100聚丙烯纖維的物理機械性能聚丙烯纖維的物理機械性能p物理性能：物理性能：密度低，為0.900.91g/cm3，回潮率低，為0.05%，機械性能優(yōu)良；p化學(xué)性能：化學(xué)性能：化學(xué)穩(wěn)定性好，耐光性差；p應(yīng)用：應(yīng)用：氈毯、包裝材料、繩索、篩網(wǎng)、過濾材料、醫(yī)用衛(wèi)生材料、土工布等。土工布的應(yīng)用土工布的應(yīng)用聚乙烯醇縮甲醛纖維（聚乙烯醇縮甲醛纖維（PVA） 縮甲醛度為縮甲醛度為30%50%p物理性能：物理性能：近似于棉纖維，密度為1.261.30g/cm3，回潮率高為5%左右，機械性能較其它合成纖維差，但較棉好；p化學(xué)性能：化學(xué)性能：耐堿不耐

10、強酸，耐日曬性差；p應(yīng)用：應(yīng)用：繩索、水龍帶、漁網(wǎng)、帆布、帳篷、過濾材料、醫(yī)用衛(wèi)生材料、土工布等。短纖維長絲普通型強力型普通型強力型軟化溫度（）220230干態(tài)斷裂強度（ cN/dtex）4.05.76.07.52.63.55.37.9濕態(tài)斷裂強度（ cN/dtex）2.84.64.76.01.92.84.47.0干態(tài)斷裂伸長率（%）122611171722922濕態(tài)斷裂伸長率（%）1226111717251026初始模量（cN/dtex）22626292537962158彈性回復(fù)率（%）（斷裂伸長率為3%時） 7085728570907090維綸纖維的物理機械性能維綸纖維的物理機械性能1高分

11、子吸水粉 2非織造布 3聚乙烯防水薄膜4吸水紙 5漿絨 6不干膠 7離型紙衛(wèi)生巾結(jié)構(gòu)示意圖衛(wèi)生巾結(jié)構(gòu)示意圖第三節(jié)第三節(jié) 產(chǎn)業(yè)用高性能纖維產(chǎn)業(yè)用高性能纖維 定義、分類及特點定義、分類及特點定義：定義：高性能纖維目前還沒有共同的定義，一般是指強度大于17.6cN/dtex，模量在440cN/dtex以上的纖維。在日本這類纖維也稱為超級纖維（Super Fibers）。 分類分類：有機纖維、無機纖維和金屬纖維等。 特點特點: （1）極高的機械性能。高強度，高彈性模量。纖維材料的進步使得制造先進復(fù)合材料成為了可能。彈性模量是衡量材料的一個重要指標(biāo)。 （2）具有耐高溫性，具有高溫下尺寸穩(wěn)定性，熱收縮率很

12、低，因此在耐熱防護材料上有特殊用途。 （3）高性能纖維的另一優(yōu)點是密度低。有利于制品的輕量化。 （4）有機高性能纖維加工簡便，容易成型。 （5）有機和無機高性能纖維耐腐蝕。芳綸纖維（芳綸纖維（Aramid Fibers）對位芳綸（對位芳綸（Para-aramids）（Kevlar）芳香族聚酰胺纖維是由酰胺鍵連接的由芳香族基團組成的合成線型高分子，其酰胺鍵的85%以上與兩個芳香族基直接結(jié)合者，亦包括酰胺鍵的50%以下被酰亞胺鍵置換者。間位芳綸（間位芳綸（Meta-aramids）（Nomax）共聚芳綸共聚芳綸（Technora）化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)合成方法合成方法方方法法之之一一方方法法之之二二紡絲

13、方法（液晶紡絲）紡絲方法（液晶紡絲）一些物質(zhì)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)受熱熔融或被溶劑溶解后，表觀上雖然失去了固態(tài)物質(zhì)的剛性，變成了具有流動性的液態(tài)物質(zhì)，但結(jié)構(gòu)上仍然保存著一維或二維有序排列，從而在物理性質(zhì)上呈現(xiàn)出各向異性，形成一種兼有部分晶體和液態(tài)的性質(zhì)的過渡狀態(tài)，這種中介狀態(tài)稱為液晶態(tài)，處在這種狀態(tài)下的物質(zhì)稱為液晶。pPPTA的流變特性的流變特性粘度（粘度（10PaS）粘度粘度10-3（PaS）溫度（溫度（%）20oC下下,PPTA濃硫酸溶液表觀粘度與濃度之間的關(guān)系濃硫酸溶液表觀粘度與濃度之間的關(guān)系PPTA濃硫酸溶液各向異性溶液粘度與溫度之間的關(guān)系濃硫酸溶液各向異性溶液粘度與溫度之間的關(guān)系分子量：2970

14、0濃度：9.7%濃度（濃度（%）103051015104105106107分子量：29700高分子液晶的流變特性是高濃度、低粘度、低剪變速率下的高取向度。高分子液晶的流變特性是高濃度、低粘度、低剪變速率下的高取向度。當(dāng)紡絲溫度為當(dāng)紡絲溫度為90oC時，時，PPTA濃硫酸溶液的濃度可以提高到濃硫酸溶液的濃度可以提高到20%左右，同左右，同時由于液晶分子的取向特性，紡絲時可以在較低的牽伸條件下，獲得較高時由于液晶分子的取向特性，紡絲時可以在較低的牽伸條件下，獲得較高的取向度，避免纖維在高拉伸時產(chǎn)生應(yīng)力和受到損傷。的取向度，避免纖維在高拉伸時產(chǎn)生應(yīng)力和受到損傷。NomexConex密度（g/cm3）

15、1.381.38斷裂強度（cN/dtex）3.534.766.17斷裂伸長率（%）3137拉伸彈性模量（cN/dtex）61.766.2含水量（%）約5約5300 時熱收縮率（）3.53.7熱分解溫度（ ）400430250oC時強度保持率（%）60干熱暴露強度保持率（%）（250 下1000h）約60濕熱暴露強度保持率（%）（120 下1000h）約60LOI3032芳綸纖維的性能芳綸纖維的性能p間位芳綸的性能間位芳綸的性能間位芳綸的物理機械性能間位芳綸的物理機械性能強度高，良好的耐熱性、耐腐蝕性和防燃性，良好的耐堿性，耐酸性好于錦綸，良好的耐有機溶劑、漂白劑以及抗蟲蛀和霉變性。p對位芳綸的

16、性能對位芳綸的性能纖維種類密度（g/cm3）斷裂強度（cN/dtex）斷裂伸長率（%）彈性模量（cN/dtex）含水量（%）PPTA1.431.4715.923.41.54.4379.3979.01.57.0Technora1.3924.74.6520.32.0E玻璃2.548.474.0264.6鋼7.853.01.7246.9對位芳綸的物理機械性能對位芳綸的物理機械性能高強高模，熱穩(wěn)定性好，良好的耐堿性，耐酸性好于錦綸，良好的耐有機溶劑、漂白劑以及抗蟲蛀和霉變性。p芳綸的用途芳綸的用途芳綸芳綸1313：航空飛行服、宇宙航行服、原子能工業(yè)的防護服、絕緣服、消防服、高溫下化工過濾布、氣體濾袋、

17、高溫運輸帶、機電高溫絕緣材料等。芳綸芳綸1414：輪胎簾子線，皮帶、軟膠管，繩索，防護、防彈材料，摩擦材料，復(fù)合材料的增強材料等。消防服消防服防彈衣防彈衣高強高模聚乙烯（高強高模聚乙烯（ HTHMPE ）纖維）纖維僅通過物理過程使聚乙烯到達高性能僅通過物理過程使聚乙烯到達高性能（1）分子鏈必須沿纖維方向伸直、取向和結(jié)晶；（2）分子鏈必須長到有足夠的相互作用。（1）熔融紡超高分子量聚乙烯幾乎不可能，因為熔體粘度太大（2）對超高分子量聚乙烯熔體進行拉伸，取向有限，因為分子量纏結(jié)的程度大凝膠紡絲p達到高性能的條件達到高性能的條件基本思路基本思路p要解決的問題要解決的問題p解決方法解決方法凝膠紡絲凝膠

18、紡絲p超高分子量聚乙烯溶液的擠出p溶液紡絲，凝膠化和結(jié)晶p超牽伸，除去參與溶劑，獲得高強高模聚乙烯纖維。聚乙烯纖維的分子鏈結(jié)構(gòu)聚乙烯纖維的分子鏈結(jié)構(gòu)高強高模聚乙烯纖維普通聚乙烯纖維高強高模聚乙烯纖維的取向度大于95%，結(jié)晶度達85%；普通聚乙烯纖維的取向度低，結(jié)晶度低于60%。性能性能p具有良好的力學(xué)性能：斷裂強度為27.243.5cN/dtex，斷裂伸長率3%6%，模量9101200cN/dtex；p質(zhì)量輕：密度為0.97g/cm3；p具有優(yōu)良的耐光性；p具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性；p可短時間內(nèi)在結(jié)晶熔點的條件下使用；p幾乎不吸濕。HTHMPE芳綸HTHMPE芳綸蒸餾水*氨水*10%的洗滌劑*氫

19、氧化鈉（PH14）*海水*汽油*鹽酸（PH0）*煤油*硝酸（PH1）*甲苯*冰醋酸*三氯甲烷*高強高模聚乙烯和芳綸的耐化學(xué)性比較高強高模聚乙烯和芳綸的耐化學(xué)性比較*表示沒有影響，*有一定的影響，*影響非常大應(yīng)用應(yīng)用p繩索類：海洋航行繩索、降落傘用繩、海底層礦產(chǎn)開發(fā)用繩；p防彈材料；p復(fù)合材料的增強材料。海洋用繩海洋用繩幾種纖維的自重斷裂幾種纖維的自重斷裂長度長度 高強高模聚乙烯高強高模聚乙烯纖維纖維芳綸纖維芳綸纖維碳纖維碳纖維玻璃纖維玻璃纖維聚酯、聚酰胺纖維聚酯、聚酰胺纖維鋼鋼聚苯并噁唑聚苯并噁唑 （ Polybenzoxazoles, PBO）纖維）纖維聚對亞苯基并雙二噁唑聚對亞苯基并雙二噁

20、唑 （poly(p-phenylene benzobisoxazole)，Zylon）的結(jié)構(gòu)）的結(jié)構(gòu)PBO的合成的合成PBO-ASPBO-HM單絲線密度（tex）0.170.17密度(g/cm3)1.541.56強度(N/tex)3.73.7 (GPa)5.85.8模量(N/tex)114.4176.0 (GPa)180280伸長(%)3.52.5吸濕(%)2.00.6熱分解溫度()650650LOI6868PBO的性能的性能PBO的基本性能的基本性能纖維纖維密度（密度（g/cm3）楊氏模量楊氏模量（GPa）拉伸強度拉伸強度（ GPa ）壓縮強度壓縮強度（ GPa ）氧化鋁纖維氧化鋁纖維E玻璃

21、玻璃性能優(yōu)點：性能優(yōu)點：高強、高模、耐熱、難燃；性能缺陷：性能缺陷：壓縮強度低。PBO與其它高性能纖維的物理機械性能比較與其它高性能纖維的物理機械性能比較PBO的應(yīng)用的應(yīng)用增強材料摩擦材料，工程塑料超短纖維，漿粕高溫耐熱過濾氈墊鋁材、玻璃業(yè)的耐熱氈賽車等運動服全服、手套耐熱勞防服、耐切割安消防服短纖維、裝甲防彈背心、防彈頭盔防彈材料高溫耐熱過濾織物繩索電纜、電熱線、高強繩索補強光纜補強纖維纖維增強材料輪胎、膠管、輸送帶橡膠制品補強纖維長纖維PBO纖維長絲長絲短纖維短纖維聚苯并咪唑聚苯并咪唑 （Polybenzimidazole, PBI） 生產(chǎn)商：塞拉尼斯（ Celanese ）硫酸處理硫酸處

22、理磺化磺化PBIPBI化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)合成合成間苯二甲酸二苯酯 3,3-二氨基聯(lián)苯胺 聚（2,2-對位亞苯基-5,5-二苯并咪唑） 性能性能p可燃性和熱穩(wěn)定性可燃性和熱穩(wěn)定性纖維收縮鋁（纖維收縮鋁（%）溫度（溫度（oC）溫度（溫度（oC）殘余質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（殘余質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（%）PBI纖維的收縮率與溫度間的關(guān)系纖維的收縮率與溫度間的關(guān)系（處理24小時后測得）PBI纖維的纖維的TG曲線曲線空氣空氣氮氣氮氣p熱量的釋放、煙和氣體的產(chǎn)生熱量的釋放、煙和氣體的產(chǎn)生熱量的釋放可忽略不計，在分解溫度一下幾乎不產(chǎn)生煙和氣體p化學(xué)穩(wěn)定性好化學(xué)穩(wěn)定性好p回潮率高、模量小、強力大回潮率高、模量小、強力大線密度線密度斷裂

23、強度斷裂強度斷裂伸長率斷裂伸長率初始模量初始模量比重比重回潮率，回潮率，20oC，65%rh沸水收縮率沸水收縮率熱空氣收縮率，熱空氣收縮率，205oC比熱比熱極限氧指數(shù)極限氧指數(shù)性能性能英制英制公制公制PBI的基本物理性能參數(shù)的基本物理性能參數(shù)應(yīng)用：應(yīng)用：防護服、航空航天、摩擦產(chǎn)品、絕熱產(chǎn)品等等。聚四氟乙烯纖維聚四氟乙烯纖維性能性能p具有高的抗拉強度p特殊的抗化學(xué)性能 p高的熱穩(wěn)定性p好的抗紫外線性能p是已知纖維中滑動摩擦系數(shù)最低的纖維p軸承、低摩擦元件軸承、軸襯和其它工程原件，傳送帶等；p高性能縫紉線；p過濾材料p清潔襯墊、刷、羅拉、潤滑氈p電纜線，橋梁上的免保養(yǎng)膨脹接頭以及其它建筑用元件。

24、應(yīng)用：應(yīng)用：碳纖維（碳纖維（Carbon Fibers）碳纖維的分類碳纖維的分類p按原料分類按原料分類（1）纖維基碳纖維（2）聚丙烯腈基碳纖維（3）瀝青基碳纖維p按織造條件和方法分類按織造條件和方法分類（1）碳纖維（碳化溫度在8001600oC時得到的碳纖維）（2）石墨纖維（碳化溫度在20003000oC 時得到的碳纖維）（3）活性碳纖維（4）氣相生長碳纖維p按力學(xué)性能分類按力學(xué)性能分類碳纖維通用級（GP）（拉伸強度低于1.4GPa，拉伸模量小于140GPa的纖維）高性能（HP）中強型（MT）高強型（MT）超高強型（UHT）中模型（IM）高模型（HM）超高模型（UHM）p纖維素基碳纖維的制備原

25、理纖維素基碳纖維的制備原理碳纖維的制備原理碳纖維的制備原理p聚丙烯腈基碳纖維的制備原理聚丙烯腈基碳纖維的制備原理聚丙烯腈聚丙烯腈環(huán)化環(huán)化氧化氧化拉伸拉伸碳化碳化拉伸拉伸去氫去氫去氮去氮p瀝青基碳纖維的制備原理瀝青基碳纖維的制備原理穩(wěn)定化穩(wěn)定化碳化碳化碳纖維的結(jié)構(gòu)碳纖維的結(jié)構(gòu)碳纖維的性能碳纖維的性能碳纖維的力學(xué)性能碳纖維的力學(xué)性能類型類型生產(chǎn)商生產(chǎn)商產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱拉伸強力拉伸強力（GPa）楊氏模量楊氏模量（GPa）斷裂伸長斷裂伸長（%）PAN基基TorayT3003.532301.5T10007.062942.0M55J3.925400.7HerculesIM75.302761.8GP瀝青基瀝

26、青基KurehaKCF2000.85422.1HP瀝青基瀝青基BP-AmocoThornel P251.401401.0Thornel P752.005000.4Thornel P1202.208200.2p力學(xué)性能力學(xué)性能模量（模量（GPa）強度（強度（GPa）各向同性瀝青各向同性瀝青中間相性瀝青中間相性瀝青碳纖維的拉伸性能碳纖維的拉伸性能模量（模量（GPa）強度（強度（GPa）碳纖維的壓縮性能碳纖維的壓縮性能瀝青瀝青p電學(xué)性能電學(xué)性能瀝青瀝青模量（模量（GPa）碳纖維的電學(xué)性能碳纖維的電學(xué)性能電阻率（電阻率（ cm）導(dǎo)熱系數(shù)（導(dǎo)熱系數(shù)（W/mK）模量（模量（GPa）瀝青瀝青碳纖維的熱學(xué)性能

27、碳纖維的熱學(xué)性能p熱學(xué)性能熱學(xué)性能碳纖維的優(yōu)點和缺點碳纖維的優(yōu)點和缺點p優(yōu)點優(yōu)點在纖維軸方向顯示高抗拉強度和高彈性模量 比重輕 纖維細(xì) 耐腐蝕 既能耐低溫、又能耐超高溫 能耐溫度急變、熱膨脹系數(shù)小 常溫下導(dǎo)熱性能良好、高溫下導(dǎo)熱性能低 突出的導(dǎo)電性能 優(yōu)良的吸附性能其它性能：耐輻射，能放射中子等性能p缺點缺點比較脆、怕受壓和剪切抗氧化性差 破壞前無預(yù)報 碳纖維的應(yīng)用碳纖維的應(yīng)用碳絲、碳纖維氈和碳素短纖維、碳纖維織物、活性炭纖維、復(fù)合材料等玻璃纖維玻璃纖維分類分類p按用途分類按用途分類玻璃纖維紡織玻璃纖維長絲短纖維絕緣纖維絕緣纖維礦渣纖維巖石纖維陶瓷纖維特殊產(chǎn)品光導(dǎo)纖維石英纖維石英玻璃纖維類別名

28、稱用途與說明連續(xù)纖維（紡織纖維）連續(xù)纖維是指無限長的玻璃纖維。主要用漏板法拉制而成。它經(jīng)過紡織加工后可以制成玻璃絲、帶、布、繩、無捻粗紗及其制品。定長纖維玻璃纖維長度有限，一般在300500mm左右，有時也可較長。它多用來制成毛紗或氈片使用。玻璃棉也是一種定長纖維，濕纖維長度較短，一般在150mm或更短。在形態(tài)上組織蓬松，類似絮棉，故又稱為短棉。主要用作保溫、吸聲等用途。玻璃棉直徑1m或3m者，稱為超細(xì)棉。p按纖維的形態(tài)和長度分類按纖維的形態(tài)和長度分類 類別名稱用途與說明無堿纖維R2O含量小于0.5%或0.7%。它是一種鋁硼硅酸鹽成分。它的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、強度都很好。主要用作電絕緣材料；

29、玻璃鋼增強材料；輪胎簾子線；對耐酸有特殊要求的場合。低堿纖維R2O含量小于2%左右。它是一種含堿量稍高的鋁硼硅酸鹽成分。它的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、強度都比無堿纖維略差。主要用作電絕緣材料；玻璃鋼增強材料；輪胎簾子線；對耐酸有特殊要求的場合。中堿纖維R2O含量在12%左右?；瘜W(xué)穩(wěn)定性尚好。因含堿量較高，故不能作絕緣材料。一般用作乳膠布基材；酸性過濾布；窗紗基材等。也可用作對電性能和強度要求不甚嚴(yán)格的玻璃鋼增強材料。高堿纖維R2O含量15%。凡采用鋅玻璃平板或瓶子作原料拉制而成的玻璃纖維均屬此類。不能用于對耐酸有特殊要求的場合?？捎糜谛铍姵馗羝?；管道包扎布和氈片等防火防潮材料。p按纖維成分中的含堿

30、量分按纖維成分中的含堿量分 p按纖維直徑分類按纖維直徑分類 初級纖維：單絲直徑大于20m中級纖維：單絲直徑為1020m高級纖維：單絲直徑為310mp按含無機成分不同分類按含無機成分不同分類 類別名稱用途與說明堿纖維（鈉鈣纖維）含堿量在10%以上。耐酸性好，熱膨脹系數(shù)低，但耐水性差。用于制作保溫、隔熱件及耐酸用的玻璃纖維增強材料。無堿纖維含堿量在1%以下。電絕緣優(yōu)良。用作電絕緣件，抗震零件等。鈉鈣硼硅玻璃纖維有優(yōu)異的耐化學(xué)性。廣泛用作耐腐蝕材料。硼硅玻璃纖維為低密度、低介電常數(shù)玻璃纖維。適用于作電絕緣件。鋁鎂硅玻璃纖維為高強度玻璃纖維。適用于作高強度件，火箭發(fā)射機殼體，人造衛(wèi)星外殼等。含氧化鈹玻

31、璃纖維為高彈性模量玻璃纖維。高硅氧纖維含SiO2在95%以上，耐熱達1100。用作耐高溫，防火材料。粗玻璃纖維大多用作塑料、橡膠和水泥的增強材料。組分和性能組分和性能成分或性能成分或性能不同玻璃的組分和性能參數(shù)不同玻璃的組分和性能參數(shù)E玻璃：硅酸硼鋁玻璃，含有0.8%以下的堿金屬氧化物。A玻璃：加油硼或不加硼并含有0.8%以上堿金屬氧化物的堿鈣玻璃。C玻璃：硼添加量高的堿鈣玻璃。D玻璃：高介電性能的特殊玻璃；R玻璃：高溫下具有高機械性能的特殊玻璃；S玻璃：高溫下具有高機械性能的特殊玻璃；AR 玻璃和Cemfil玻璃：化學(xué)穩(wěn)定性好的玻璃；ECR玻璃：化學(xué)穩(wěn)定性好的E玻璃。D玻璃的各組分的重量百分

32、比玻璃的各組分的重量百分比D玻璃：介電常數(shù)低的玻璃。組分和性能組分和性能日本日本美國美國歐洲歐洲其它其它介電常數(shù)，介電常數(shù)，1010Hz玻璃的總體性能玻璃的總體性能：（1）不燃、不腐、耐熱、吸濕??；（2）、強度高、伸長小、抗拉強度和沖擊強度高；（3）、絕熱性和化學(xué)穩(wěn)定性好；（4）、電絕緣性好。玻璃纖維的應(yīng)用玻璃纖維的應(yīng)用p絕緣材料絕緣材料p過濾材料過濾材料p增強材料增強材料p光纖光纖氧化鋁和硅酸鋁纖維氧化鋁和硅酸鋁纖維名稱Al2O3（%）SiO2（%）制取方法結(jié)構(gòu)類別硅酸鋁纖維低溫型4060熔融吹噴法或甩絲法玻璃態(tài)纖維散纖短纖維標(biāo)準(zhǔn)型5050高溫型6040氧化鋁纖維955熔液紡絲結(jié)晶態(tài)纖維連續(xù)

33、長絲分類分類性能性能3項目硅酸鋁纖維氧化鋁纖維纖維直徑(m)251012纖維長度(mm)35250連續(xù)長絲抗拉強度(MPa)60080017002080彈性模量(GPa)7080130190密度（g/m3）2.53.0p紡織性能紡織性能p耐熱性能耐熱性能p電特性電特性 ：具有優(yōu)良的電絕緣性，但絕緣電阻隨著溫度的升高而降低；在高溫狀態(tài)下，介電率高，介電損失小。（1）低溫型硅酸鋁纖維使用溫度為1000左右；（2）標(biāo)準(zhǔn)硅酸鋁纖維的使用溫度為1260左右；（3）高溫型硅酸鋁纖維的使用溫度為1400左右；（4）氧化鋁纖維的使用溫度高達1600左右。p導(dǎo)熱性：導(dǎo)熱性：是所有耐火材料中最低的一種。p耐熱沖擊性好耐熱沖擊性好p化學(xué)穩(wěn)定性：化學(xué)穩(wěn)定性：不受冷熱水的影響，耐酸性較好；易受氫氟酸、磷酸和強堿的侵蝕。應(yīng)用：應(yīng)用：耐火、隔熱、防火、摩擦制動、密封、高溫過濾和勞動保護等領(lǐng)域。碳化硅（碳化硅（Si