碳纤维有机纤维.pptVIP

纺丝时，在剪切力作用下，PPTA极易沿作用力方向取向。采取干喷—湿纺法液晶纺丝工艺，可抑制纤维中产生卷曲或折叠链，使分子链沿纤维的轴向进一步高度取向，形成几乎为100％的次晶结构。干喷-湿纺工艺的过程是：0～4℃1cm100℃（2）有机纤维的制造、性能及应用发展第31页，共49页，星期日，2025年，2月5日(3)芳纶的性能密度小(1.44g/cm3)比强度高(高于碳、硼纤维)韧性好、抗冲击性好、加工性好。压缩强度不高（为拉伸强度的1/5)剪切强度不高(为拉伸强度的1/17)。优异特性还包括：热稳定、耐火、不溶、真空中长期使用温度为160℃温度低至-60℃也不变脆，玻璃化转变为250～400℃；膨胀系数低（300℃以下为负值）具有良好的耐化学介质性（不耐强酸、强碱）耐疲劳、耐磨、电绝缘、透电磁波。（2）有机纤维的制造、性能及应用发展第32页，共49页，星期日，2025年，2月5日芳纶的主要不足包括：■耐光性差，暴露于可见光和紫外线时会产生光致降解，使其力学性能下降和颜色变化，用高吸收率材料对Kevlar增强聚合物基复合材料作表面涂层，可以减缓其光致降解；

■溶解性差；

■抗压强度低；

■湿性强，吸湿后纤维性能变化大，因此应密封保存，在制备复合材料前应增加烘干工序。（2）有机纤维的制造、性能及应用发展第33页，共49页，星期日，2025年，2月5日4.2.1.3聚对苯甲酰胺（PBA）纤维

(1)PBA树脂的合成

▲以对氨基甲苯甲酰氯盐酸盐或亚硫酸胺苯甲酰氯在有机极性溶剂中经低温缩聚可以得到PBA树脂。

▲另一种方法是由对氨基苯甲酸为原料，以吡啶的N-磷酸盐为催化剂，在极性有机溶剂中直接缩聚而成。

PBA溶液可以直接纺丝，也可制成粉末，将粉末溶于溶剂配成向列型液晶再纺丝。

为得到高强度、高模量纤维，最好用干喷-湿纺法。（2）有机纤维的制造、性能及应用发展第34页，共49页，星期日，2025年，2月5日(3)PBA纤维的性能（2）有机纤维的制造、性能及应用发展第35页，共49页，星期日，2025年，2月5日关于碳纤维有机纤维第1页，共49页，星期日，2025年，2月5日如何实现结构复合材料的轻质高强？第2页，共49页，星期日，2025年，2月5日第4章新型增强体材料第3页，共49页，星期日，2025年，2月5日主要有碳纤维、玻璃纤维、碳化硅纤维、有机物纤维等。碳纤维玻璃纤维碳化硅纤维芳纶纤维常见纤维增强材料第4页，共49页，星期日，2025年，2月5日碳纤维概述制造史100多年；1880年，爱迪生，天然植物纤维，灯丝。次年，碳膜；1909年，碳纤维，惰性气体，2300℃，石墨纤维；20世纪50年代，美国，人造丝（黏胶纤维、醋酸纤维）1959年，日本,聚丙烯腈，1969年，工业化生产；1963年，日本,石油沥青，1970年，工业化生产。两次技术飞跃：第一次：1964年以后，英美开发出热牵伸法，使聚丙烯腈碳化纤维性能突破性提高。第二次：日本东丽公司发明聚合催化环化原纤维，改变传统工艺，周期短、产量高。第5页，共49页，星期日，2025年，2月5日碳纤维是一个通用名称，如聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、黏胶(rayon)基碳纤维和沥青(pitch)基碳纤维，主要由碳元素构成的纤维。

石墨层片的堆叠厚度及其与纤维轴的取向不同，使碳纤维性能不同。石墨碳具有各向异性；沿六方层平面方向的杨氏模量为1000GPa；沿垂直层面方I句的杨氏模量仅为35GPa。石墨碳的特性:碳纤维概述第6页，共49页，星期日，2025年，2月5日主要步骤：1、稳定化处理(不熔化处理或预氧化处理)。防止先驱丝在后来的高温处理中熔融或粘连。2、碳化热处理。除先驱丝中非碳元素。3、石墨化热处理。高温加热，使碳变成石墨结构，以改善在第2步骤中所获得的碳纤维的性能。（1）碳纤维的制造

为了使碳纤维具有高模量，需改善石墨晶体或石墨层片的取向。因此，必须在每个步骤中实施严格的控制牵伸处理。牵伸力量过小，择优取向不充分;牵伸力量过大，纤维过细过长，甚至断裂。第7页，共49页，星期日，2025年，2月5日（a）聚丙烯腈先驱丝碳(石墨)纤维的制造第8页，共49页，星期日，2025年，2月5日（1）聚丙烯腈先驱丝碳