
高性能纖維是纖維科學及工程界開發的一批具有高強度、高模量、耐高溫性的新一代化學纖維。
由於高科技(jì)產業的興起,高速交通、海洋開發、超高層建(jiàn)築、醫療器材、環境(jìng)保護和體(tǐ)育休閑(xián)業的發展都需要多(duō)種高性能纖維材料的支持,從而促進了高性能纖維產業的發展。
高性能纖維具有普通纖維沒有的特殊性能,應用於高科技產業的各個領域中。隨著科(kē)技的進步,有些品種纖維的性能還在不(bú)斷地改進提高,新的市場也在擴大和開拓,已經形成具有(yǒu)特色的新一代纖維材料。和無機非金屬材(cái)料、金(jīn)屬材料相比,它是重量輕、加工簡便、容易(yì)成型、物理性能好、不會鏽蝕的高性能材料;和普通有機高分子材料比較,它在材料的強韌度、耐熱(rè)性、尺寸穩定性方麵有很大的優勢,用它增強的複合材料被稱為先進(jìn)複合材料。代表性高性能纖維的性能(néng)見表1。
表1 代表性高性能纖維的性能
| 纖維種(zhǒng)類 | 強度/GPa | 斷裂伸長率/% | 彈性模量/GPa | 密度/g·cm-3 | 熔點/℃ | |
| 對位芳香族 聚酰胺纖維 | 2.8 | 2.4 | 132 | 1.44 | 560① | |
| 2.8 | 2.0 | 121 | 1.44 | 560① | ||
| 3.0 | 4.6 | 120 | 1.39 | 500① | ||
| 間位芳香族 聚酰胺纖維 | 0.5~0.8 | 25~45 | 6.7~9.8 | 1.38 | 430① | |
| 芳香族聚酯纖維 | 2.8 | 3.7 | 69 | 1.40 | 330 | |
| 芳雜環類纖維 | 5.5 | 2.5 | 280 | 1.59 | 650① | |
| 0.38 | 25~30 | 5.7 | 1.43 | 4500① | ||
| 高強聚乙烯纖維 | 3.4 | 2.0 | 160 | 0.98 | 140 | |
| 碳(tàn)纖維 | 高強 | 4.9 | 2.1 | 230 | 1.80 | 3700① |
| 高(gāo)模 | 3.92 | 1.8 | 540 | 1.80 | 3700① | |
| 高強玻(bō)璃纖維 | 3.5 | 2.0 | 87 | 2.50 | 1200 | |
| 鋼(gāng)纖維 | 1.8 | 2.0 | 48 | 7.85 | 1600 | |
| 注:①為分(fèn)解溫度 | ||||||
從表1可見,高性(xìng)能纖維除了強(qiáng)度大、模量高外,其密度相當低,和金屬比較,其比強度(dù)、比(bǐ)模量要高好幾倍(bèi),因此作為結構材料(liào)應用時(shí),輕量化特別明顯,這為節能、小(xiǎo)型化、高速化、高技術產品(pǐn)帶(dài)來很多有利條件。表1中所示纖維大部分在市場上可以買到。高性能纖維種類繁多,性能差異大,價格相差很多,所以使用者要熟悉它們的特性,在考慮強度、模量等力學性(xìng)能時,還需要根據最終用途,綜合評(píng)估纖維的性價比。
高性能纖維的出現與發展隻有 40 多年的時間,但是人們對以芳綸及碳纖維為代表的高(gāo)性(xìng)能纖維已相當熟悉。防dan衣、宇宙服、光纖電纜、先進複合(hé)材料等jian端科技產品都離不開(kāi)高性能纖維的支撐。就是(shì)體育比賽用品,如高爾夫球杆(gǎn)、賽(sài)s車及(jí)車手(shǒu)防(fáng)護頭盔等,也是高性(xìng)能纖維製造的產品。
纖維科學家和係統工(gōng)程師們對高性能纖維的大分子構造、聚合工藝學、高分子液晶(jīng)態及流變學、纖維加工技術等方麵進行了大量(liàng)研究,奠定了高性能纖(xiān)維的(de)基礎科學理論。
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