第二章產(chǎn)業(yè)用纖維材料

第二章產(chǎn)業(yè)用纖維材料第1頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)產(chǎn)業(yè)用常規(guī)纖維簡介一、棉纖維

棉纖維制品在傳統(tǒng)的帆布領(lǐng)域依然有重要的應(yīng)用。棉纖維及其制品也可用于過濾材料、絮墊、醫(yī)用衛(wèi)生材料、填充料、涂層基布、揩布以及特種棉織物等領(lǐng)域。

過濾布帆布頂篷醫(yī)用衛(wèi)生材料第2頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一二、麻纖維軟質(zhì)纖維：韌皮纖維有苧麻、亞麻、黃麻、洋麻等，它們主要是由纖維素構(gòu)成的，還含有不同數(shù)量的木質(zhì)素。這類纖維質(zhì)地柔軟，適宜紡織加工。硬質(zhì)纖維：葉纖維有劍麻和蕉麻等，是從單子葉植物的葉上獲得的。這類纖維比較粗硬。

苧麻黃麻劍麻第3頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一苧麻織物強度高，伸長率低，尺寸穩(wěn)定性好，可用作國防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用布。

特種工業(yè)用苧麻紡織品分為麻線、麻帶(包括麻棉交織帶)和加捻苧麻繩三大類。一般用于航天、航空、軍事工業(yè)。

盤根第4頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一亞麻(包括同品種的胡麻)單纖維長度較短，其物理機械性質(zhì)與苧麻纖維基本相同。

亞麻纖維多用作帆布類產(chǎn)品，還可用于制作地毯的基布、幕布、畫布、過濾布、貼墻布、殯儀用布等。黃麻單纖維較短，靠殘膠使其粘連成束纖維進行紡紗。黃麻制品多用于制造麻袋、麻布、地毯底布、包裝材料等。

第5頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一三、毛纖維

羊毛可以織制有特殊要求的工業(yè)呢絨、呢氈、襯墊材料，還可用于織制壁毯、地毯等制品。四、蠶絲蠶絲一般用于制作特殊制品的過濾織物，也可用于篩網(wǎng)制品中。第6頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一五、粘膠纖維

吸濕性較好---可用于各類紡織品，如醫(yī)用衛(wèi)生制品、服裝襯里材料。強力粘膠纖維作為骨架材料---廣泛用于輪胎簾子布、傳送帶、繩索和各種工業(yè)織物等。六、聚酯纖維—滌綸

強度高，彈性回復(fù)性好，纖維的模量高，剛度大，熱學(xué)性能---滌綸短纖可與棉、麻、毛、絲和其他化學(xué)纖維進行混紡。長絲具有良好的力學(xué)和化學(xué)性能---廣泛地用于輪胎簾子布、工業(yè)繩索、傳送帶、過濾織物、絕緣材料、船帆、帳篷等，是良好的填充材料和隔熱材料。此外，滌綸還可用于制作地毯、造紙用織物、縫紉線等。

第7頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一七、聚酰胺纖維—錦綸耐疲勞性居常見化纖之首。相對而言，較耐堿，而耐酸性差。不耐光，容易變色和發(fā)脆。主要用于制造輪胎簾子布、繩索、漁網(wǎng)等，國防工業(yè)中用于織制降落傘等，還可織制地毯等。八、聚丙烯腈纖維—腈綸

耐日光性好---適合制作戶外用品。特別適合制作帳篷、窗簾等經(jīng)常受陽光照射的紡織品。優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性---適合于制作一些有特殊要求的過濾織物。優(yōu)良的彈性---有“合成羊毛”的美譽，適于制作毛毯、人造毛皮、絮制品。聚丙烯腈長絲可用作碳纖維或石墨纖維的基體材料。第8頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一九、聚丙烯纖維—丙綸價格便宜、用途廣泛、風(fēng)格獨特---大量用作醫(yī)用衛(wèi)生材料，例如敷料、包扎帶、病員服、醫(yī)院床單、手術(shù)衣等。丙綸制品還有吸油氈、土工布、編織袋、油氈、建筑增強材料、過濾織物、袋布等。在非織造布領(lǐng)域中作為熱黏合纖維。十、聚乙烯醇縮甲醛纖維–維綸耐堿性優(yōu)良，不易腐蝕，不霉不蛀，其比強度和耐磨性均優(yōu)于棉。作為棉花的替代品，紡制一些低檔次的民用產(chǎn)品。大量用于產(chǎn)業(yè)用纖維制品，還用于生產(chǎn)過濾材料、服裝鞋帽襯里、醫(yī)用衛(wèi)生材料、土工布等。

第9頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)產(chǎn)業(yè)用高性能纖維高性能纖維：主要指高強、高模、耐高溫和耐化學(xué)作用的纖維，是高承載能力和高耐久性的功能纖維。一、高性能纖維的分類及特點

1.分類第10頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一2．性能

具有極高的力學(xué)性能，即高強度、高彈性模量；具有耐高溫性，在高溫下尺寸穩(wěn)定性較好，熱收縮率很低，因此在耐熱防材料上有特殊用途；密度低，有利于制品的輕量化；有機高性能纖維加工簡便，容易成型；有機和無機高性能纖維耐腐蝕。第11頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)產(chǎn)業(yè)用纖維制品與傳統(tǒng)紡織品的區(qū)別二、芳香族聚酰胺纖維--芳綸（Aramidfibers）

第12頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一NomexKevlar即芳綸1313，1960年由美國杜邦公司研制。美國、日本、俄羅斯等國生產(chǎn)芳綸1313約2.5萬噸／年。即芳綸1414，1972年由美國杜邦公司研制。目前美國、德國、日本、俄羅斯等國已生產(chǎn)芳綸1414，總生產(chǎn)能力近5萬噸／年。第13頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一芳綸1414性能：力學(xué)性能：高強度、高模量、密度低、韌性好。耐化學(xué)性能：對普通有機溶劑、鹽類溶液等具有很好的耐化學(xué)藥品性；對紫外線敏感。熱穩(wěn)定性：高溫下不熔，短時間暴露在300℃以上，強度計劃不發(fā)生變化。用途：高速行駛或重載汽車和飛機的輪胎簾子線；防護、防彈材料；摩擦材料；復(fù)合材料的增強材料。第14頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一美國的PASGT頭盔第15頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一QGF-02防彈頭盔采用我國自行研制的芳綸纖維制造第16頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一芳綸1313突出特點：耐高溫性能好，高溫下的強度保持率好、抗氧化性。耐水性良好等，主要用作耐高溫材料。缺點：強度、模量低。用途：耐高溫防護服、消防服和軍服等。第17頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一滅火防護服飛行作戰(zhàn)服第18頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一三、芳香族雜環(huán)類纖維

1．聚對亞苯基苯并二唾唑(PBO)纖維

結(jié)構(gòu)式：特點：

強度和模量約為對位芳綸的2倍，其高強度、高模量和耐高溫性能使其具有“纖維之王”美稱。耐沖擊性和尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異，并具有質(zhì)輕而柔軟的特性。

PBO纖維是迄今耐溫性最好的高聚物。第19頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一ZylonHM—高模量型PBO纖維ZylonAS—高強型PBO纖維第20頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一應(yīng)用：主要用于耐熱的產(chǎn)業(yè)用紡織品和纖維增強材料這兩個領(lǐng)域。第21頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一2.聚亞苯基苯并二咪唑(PBI)纖維20世紀(jì)80年代初，最先由美國空軍材料試驗室與塞拉尼斯公司研制，是一種具有工業(yè)用價值的優(yōu)良耐高溫纖維材料。

結(jié)構(gòu)式：物理性能：

第22頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一應(yīng)用：

宇航服、飛行服等防護服裝。此外，還用于太空飛船中的密封墊、救生衣，可以防止身體被燒傷。PBI纖維是一種極好的石棉纖維替代纖維，可應(yīng)用于金屬鑄造工序、玻璃行業(yè)等隔熱防護材料制品，其使用壽命比石棉制品長100倍。PBI纖維還可用于過濾材料制品。由于PBI纖維在高溫下還具有石墨化的傾向，因此可用于制造石墨纖維。第23頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一

四、高強高模聚乙烯纖維

1．性能

具有良好的力學(xué)性能。具有優(yōu)良的耐光性。具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性?？啥虝r間內(nèi)在接近熔點的條件下使用。具有良好的耐水性能和耐濕性能，已經(jīng)良好的電絕緣性能第24頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一2．應(yīng)用繩索類防彈材料復(fù)合材料的增強材料第25頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一五、碳纖維

定義：纖維的化學(xué)組成中碳元素占總質(zhì)量90％以上的纖維。1.分類：按原料分類：纖維素基碳纖維、聚丙烯腈基碳纖維和瀝青基碳纖維。按制造條件和方法分類：

第26頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一按力學(xué)性能分類：第27頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一2．性能

性能z優(yōu)點高抗拉強度和高彈性模量比重輕纖維線密度耐腐蝕既能耐低溫，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。缺點較脆抗氧化性差破壞前無預(yù)報第28頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一直徑6微米的碳纖維與后面人類頭發(fā)的比較第29頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一3．應(yīng)用

碳絲碳纖維氈和碳素短纖維碳纖維織物活性碳纖維塑料和碳絲的增強航空航天領(lǐng)域

絕熱材料填充塔的填料侵蝕性氣體和液體的過濾材料催化劑的載體燃料電池和蓄電池的電極

輻射加熱的大體積真空爐中輕質(zhì)、高負荷的電導(dǎo)體超音速飛機制動盤的加強墊層

吸附廢氣、凈化環(huán)境回收溶劑及有機化合物，凈化水化學(xué)防護高效電容和各種電極材料第30頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一波音787機身80%由合成材料制造，其中碳纖維增強材料達到35噸，因此可大大減輕飛機重量。第31頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一全碳自行車架第32頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一全碳車身的帕加尼ZondaR超級跑車帕加尼ZondaCinques的碳纖維花紋完全不用車漆來修飾

碳纖維汽車組件輕量化程度之高第33頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一六、玻璃纖維

1.分類按用途分類：

玻璃纖維短切絲玻璃纖維長絲磨碎玻璃纖維第34頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一按纖維的形態(tài)和長度分類

第35頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一按纖維成分中的含堿量分類E-玻璃：無堿玻璃C-玻璃：中堿玻璃A-玻璃：高堿玻璃S-玻璃：高強度玻璃M-玻璃：高模量玻璃第36頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一按纖維的直徑分類

按含無機物成分不同分類第37頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一2.性能不燃、不腐、耐熱、吸濕小；強度高、伸長小、抗拉強度和沖擊強度高；絕熱性和化學(xué)穩(wěn)定性好；電絕緣性好。第38頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一3.應(yīng)用紡織玻璃纖維的應(yīng)用裝飾織物地毯領(lǐng)域瀝青油毛氈墊層和特殊的路面加固

應(yīng)用絕緣玻璃纖維的應(yīng)用建筑上用于保溫、防火、隔音等絕熱材料吸聲材料外部裝飾材料玻璃纖維增強水泥

第39頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一七、氧化鋁和硅酸鋁纖維

屬于陶瓷纖維的一種。由于其獨特的熱特性，被認為是最佳的石棉替代品之一而廣泛應(yīng)用。1.分類第40頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一2.性能

紡織性能

耐熱性：耐高溫，1000℃導(dǎo)熱性：所有耐火材料中導(dǎo)熱性最低。耐熱沖擊性：在驟冷驟熱的環(huán)境中，纖維制品能抵御彎折、扭曲和機械震動?；瘜W(xué)穩(wěn)定性：耐冷、熱水和酸，易受氫氟酸、磷酸和強堿的侵蝕。電特性：電絕緣性好。

第41頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一3．應(yīng)用

廣泛地應(yīng)用于冶金、化工、建材、船舶、航空航天、汽車等行業(yè)的耐火、隔熱、防火、摩擦制動、密封、高溫過濾和勞動保護等領(lǐng)域。目前，這類纖維的產(chǎn)品包括氈、紙和編織物。硅酸鋁針刺纖維卷氈第42頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一八、硼纖維

1．性能

優(yōu)點：低密度、高強度、高彈性模量、耐高溫缺點：在高溫下能和大多數(shù)金屬基體起反應(yīng)而變脆

2．應(yīng)用航空航天、體育用品、原子能工業(yè)等領(lǐng)域；核廢料的運輸、儲存容器等。第43頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一九、碳化硅纖維

碳化硅纖維是以有機硅化合物為原料，經(jīng)紡絲、碳化或氣相沉積而制得的、具有β一碳化硅結(jié)構(gòu)的無機纖維，屬陶瓷纖維類。從形態(tài)上分為晶須和連續(xù)纖維兩種。1．性能耐熱性和耐氧化性均優(yōu)于碳纖維，強度高，模量高，化學(xué)穩(wěn)定性較好；具有吸收雷達波的特性。2．應(yīng)用

耐高溫材料：熱屏蔽材料、耐高溫輸送帶、過濾高溫氣體或熔融金屬的濾布增強材料：常與碳纖維或玻璃纖維合用，以增強金屬(如鋁)和陶瓷為主

第44頁，共46頁，2023年，2月20日，星期一十、金屬纖維

1．分