紡材——1纖維的分類與發(fā)展(參考版)
2024-09-08 14:42本頁面
【正文】 高性能化纖維。 仿生化纖維 。 再生纖維方面人們較系統(tǒng)地關(guān)注了天然纖維和天然高分子物質(zhì)，而忽略了目前纖維 總量一半以上的合成纖維。 2．在再生纖維方面 人類成功地解決了纖維素類纖維的再生利用。 1．在天然纖維方面 積極尋求和開發(fā)新的和可持續(xù)的天然纖維資源是極為重要的。隨著纖維材料功能的提高、擴(kuò)展與多元化，不僅可作為一般民 用及產(chǎn)業(yè)用的柔性材料，而且可以稱為生物、組織工程、高性能結(jié)構(gòu)與增強(qiáng)、物質(zhì)分離與過濾、高效傳導(dǎo)與屏蔽、微尺度元件與結(jié)構(gòu)等高技術(shù)纖維制品。 纖維滿足穿著用、裝飾用和產(chǎn)業(yè)用纖維制品的需求。 隨著合成纖維生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，紡絲和后加工技術(shù)已從間歇式的多道工序發(fā)展為連續(xù)，不需進(jìn)行后加工，便可直接用做紡織原料。 卷曲和切斷。 干燥定形。其中主要的工序是牽伸和熱定形。干法紡絲紡出的絲在空氣中固化。 鋸齒軋棉 皮輥軋棉 16 溶液紡絲法的紡絲液是溶解的高聚物溶液，紡出的絲的固化方式分為濕法與干法兩種。 2．化學(xué)纖維的紡絲成形 將紡絲熔體或紡絲液通過噴絲孔擠出后凝固成絲條的過程稱為紡絲。分解溫度高于熔點(diǎn)的高聚物，可直接將聚合物熔化成熔體或溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，制成紡絲液。其制造過程主要可分為三部分。 4．蠶絲的初加工 蠶絲初加工主要是指蠶繭分選與繅絲加工。打成麻同樣需經(jīng)過梳麻分離成可紡用的工藝?yán)w維，才能 紡紗。上述過程獲得的麻，還不能直接紡紗，必須經(jīng)過梳麻獲得工藝?yán)w維后，才能紡紗。 （ 1）苧麻 苧麻的初加工包括三個過程： 剝皮 → 刮青 → 脫膠，制成可紡用的精干麻。 15 1．棉的初加工 傳統(tǒng)的棉花初加工是指將籽棉上的纖維（俗稱衣分）與棉籽分離的加工，也稱軋花或軋棉。碳纖維主要用于制作增強(qiáng)復(fù)合材料，可用于航空、航天和國防軍工、體育器材及各種產(chǎn)業(yè)用途。 圖 19 常用碳纖維的力學(xué)特征值范圍 在沒有氧氣存在的情況下，碳纖維能夠耐受 3000℃ 的高溫，這是其它任何纖維無法與之相比的。dtex1 ～ 斷裂伸長率 /% 20 25 50 熔融溫度 /℃ 347 327 375 軟化溫度 /℃ 177 200 93 最高使用溫度 /℃ 290 280 260 極限氧指數(shù) /％ O2 98 98 98 5．碳纖維 碳纖維是指纖維化學(xué)組成中碳元素占總質(zhì)量 90%以上的纖維。 O COn 表 18 PEEK 纖維的強(qiáng)度保持率及比較 溫度（ ℃ ） PEEK 芳綸 1313 滌綸 100 100 100 90 150 100 100 0 200 100 90 0 250 95 0 0 300 80 降解 降解 14 4．聚四氟乙烯纖維 聚四氟乙烯纖維（ PTFE）是已知最為穩(wěn)定的耐化學(xué)作用和耐熱的纖維材料。 ONONn PBO 纖維有非常高的耐燃性，熱穩(wěn)定性相比芳綸纖維更高；非常好的抗蠕變、耐化學(xué)和耐磨性能；有 4～ 7GPa 的強(qiáng)度和 180～ 360GPa 的模量；有很好的耐壓縮破環(huán)性能， 不會出現(xiàn)無機(jī)纖維的脆性破壞。分子式為 由于苯環(huán)都以醚胺鍵連接，故得名芳族聚酰胺纖維，統(tǒng)稱芳綸纖維。 表 17 主要高性能纖維的基本分類與構(gòu)成 分類 高強(qiáng)高模纖維 耐高溫纖維 耐化學(xué)作用纖維 無機(jī)類纖維 名稱 對位芳綸（ PPTA）、芳香族聚酯（ PHBA） 、聚苯并噁唑（ PBO）、高 性 能 聚 乙 烯（ HPPE）纖維 聚苯并咪唑（ PBI）、聚苯并噁唑（ PBO）、氧化 PAN 纖維、間位芳綸（ MPIA）纖維 聚四氟纖維（ PTFE）、聚醚酮醚（ PEEK）、聚醚酰亞胺（ PEI）纖維 碳纖維（ CF）、高性能玻璃纖維（ HPGF）、 陶瓷纖維（碳化硅，氧化鋁等纖維） 高性能金屬纖維 主要特征 高強(qiáng)（ 36GPa）、高模（ 50600GPa）、耐較高 的 溫 度（ 120300℃ ）的柔性高聚物 高極限氧指數(shù)，耐高溫柔性高聚物 耐各種化學(xué)腐蝕，性能穩(wěn)定，高極限氧指數(shù)，耐較高的溫度（ 200300℃ ）高聚物 高強(qiáng)、高模、低伸長性、脆性、耐高溫（ 600℃ ）無機(jī)物 1．對位和間位芳綸 對位芳綸的中國學(xué)名為芳綸 1414,1965 年發(fā)明， 1971 年美國杜邦公司的商品化命名為 Kevlar174。 10．相變纖維 相變纖維是指將含有相變物質(zhì) （ PCM） 能起到蓄熱降溫、放熱調(diào)節(jié)作用的纖維，也稱空調(diào)纖維。在不同光波、光強(qiáng)作用下，顏色發(fā)生變化的纖維稱光敏變色纖維；在不同溫度作用下呈不同顏色 的纖維稱熱敏變色纖維。另一類是借助螯合技術(shù)、納米技術(shù)、粉末添加技術(shù)等，將抗菌劑在化纖紡絲或改性時加到纖維中而制成的抗菌纖維?？咕w維大致有二類。國外商品名有 Lycra(美國杜邦 )等。 橡膠彈性纖維由橡膠乳液紡絲或橡膠膜切割制得，只有單絲，有極好的彈性恢復(fù)能力。 6．彈性纖維 彈性纖維是指具有 400~700％ 的斷裂伸長率，有接近 100%的彈性恢復(fù)能力，初始模量很低的纖維。 4．阻燃纖維 纖維 阻 燃可以從提高纖維材料的熱穩(wěn)定性、改變纖維的熱分解產(chǎn)物、阻隔和稀釋氧氣、吸收或降低燃燒熱等方面著手來達(dá)到阻燃目的。采用防紫外纖維可克服這一缺陷。 2．蓄熱纖維和遠(yuǎn)紅外纖維 根據(jù)所用陶瓷粉種類，其蓄熱保溫機(jī)理有兩種，一種是將陽光轉(zhuǎn)換為遠(yuǎn)紅外線，相應(yīng)的纖維稱之為蓄熱纖維；另一種是低溫 (接近體溫 )下輻射遠(yuǎn)紅外線，相應(yīng)的纖維稱之為遠(yuǎn)紅外纖維。 超細(xì) 纖維 (a) (b) 11 1．抗靜電和導(dǎo)電纖維 抗靜電纖維主要是指通過提高纖維表面的吸濕性能來改善其導(dǎo)電性的纖維。 六、功能性纖維 功能纖維是滿足某種特殊要求和用途的纖維，即纖維具有某特定的物理和化學(xué)性質(zhì)。 （ 8）混纖絲 混纖絲是指由幾何形態(tài)或物理性能不同的單絲組成的復(fù)絲。 （ 6）易染色纖維 所謂易染色是指可用不同染料染色，且色澤鮮艷、色譜齊全 、色調(diào)均勻、色牢度好、染色條件溫和（常溫、無載體）等。 （ 5） 高收縮纖維 高收縮纖維是指纖維在熱或熱濕作用下的長度有規(guī)律彎曲收縮或復(fù)合收縮的纖維。但超細(xì)纖維的染色要比同樣深淺的常規(guī)纖維消耗染料多，且染色不易均勻。超細(xì)纖維可通過 直接紡絲法，如 超細(xì)纖維抗彎剛度小
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