[工学]新化学纤维.pdf

高性能纤维 2.1高性能纤维概论 2.1.1高性能纤维分类 一般指强度17.6cN/dtex 模量440cN/dtex 大型航空器材 海洋开发 超高层建筑 医疗及环境保护 体育及休闲业 美国、日本、欧洲，我国起步较晚，但势头很猛 高性能纤维 2.1.2高性能纤维特点 高强度 高模量 耐高温 质量轻 加工简便 容易成型 不锈蚀 密度低：小型化、省燃料、高速化 今后严峻环境纤维：温度急剧变化、真空下耐放射性照射、耐超低 温性 高性能纤维性能 2.1.2高性能纤维分子构造 线型大分子链的聚集体(结晶、取向、非晶) 主要由C、N、S、O、H元素组成 C-C键为主 分子链横截面积越小，单位面积所含分子链越多， 分子链排列越紧密，强度越大 （1）超高倍拉伸法 （2）单晶片拉伸法 （3）凝胶纺丝法 （4）刚性链液晶纺丝法 实现理想分子构造的路线 高性能纤维高分子构造要求 1、共价键键能越大越好 2、链横截面积越小越好 3、键角形变和键内旋转阻力越大越好 4、分子量越大越好 5、分子链的构象接近直线 2 每nm 分子 链数 2003.12 2.1.3高技术纤维的发展 21世纪是科技的世纪，新世纪的化纤科技发展将是和材料科学、生 物工程、精密制造和电子信息技术的综合集成 通过纤维的分子量、结晶度、整列度等的优化结构，大大提高合成纤 维的强力、模量等物理性能。涤纶、锦纶、丙纶的强度，现在只达到 理论值的3.33％～5％。高分子量聚乙烯和对位芳纶纤维的强力现虽已 达到24～35cN／dtex（每平方毫米的细丝可承重400公斤），也仅及 理论值的10％～15％。这些高性能纤维是航空、航天、水利、建筑、 交通运输、环保、防护和国防、军工等方面的重要材料。 2003.12 中国产业用化纤新材料应用潜力巨大，预计２０１０年需求量将达到 ２８０万吨以上，尤其是高性能纤维、功能性纤维和特种纤维，未来 １０年进口量将猛增。 虽然中国产业用化纤新材料产量逐年上升，但其质量、性能与国外先 进产品相比有较大差距，远远不能满足相关产业和国防军工的需要。 目前中国每年从美国、荷兰、日本等国进口的碳纤维等高性能纤维总 量已超过１５００吨，仍远远不能满足需求。 2.2碳纤维 2.2.1 概述 无机类高强高模纤维的代表 碳元素占总质量的90%以上 对大多数化学试剂惰性 不溶不熔 有机纤维固相碳化制得 主要原丝：纤维素纤维、聚丙烯腈纤维、沥青纤维 其它原丝：酚醛纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇纤维、聚氯乙烯 纤维、聚酰亚胺纤维等（碳化得率、生产技术难易因素） 主要生产厂家：东丽 东邦人造丝 三菱人造丝 Amoco(美) Hercules(美) 台湾塑胶公司 国内大的有6-7家，其中江苏有恒神、中复神鹰、扬州惠 通 2003.12