2016-06-07 16:50:33

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有机纤维是指纤维材质为有机物的纤维,包括涤纶腈纶锦纶、丙纶以及高性能纤维包括芳纶超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE纤维)、聚对苯撑苯并双恶唑纤维(PBO纤维)、聚对苯并咪唑纤维(PBI纤维)、聚苯撑吡啶并二咪唑纤维(M5纤维)、聚酰亚胺纤维(PI纤维)等。

基本信息

  • 中文名

    有机纤维

  • 外文名

    Organic fiber

折叠 编辑本段 涤纶

涤纶化学名称为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维,是有机纤维的一个重要品种。它以对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇(EG)为原料,通过缩合聚合成高聚物再经过纺丝加工而制得,可广泛应用于制造衣着面料和工业制品等。

折叠 编辑本段 腈纶

腈纶化学名称为聚丙烯腈纤维(PAN纤维),由丙烯腈的共聚物制备而成。腈纶具有柔软、膨松、易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌等优点,可与羊毛混纺成毛线,织成毛毯、地毯等,还可与棉、人造纤维、其他合成纤维混纺,织成各种衣料和室内用品。高性能腈纶可经过氧化、碳化等加工处理制备碳纤维。

折叠 编辑本段 锦纶

锦纶也称为尼龙(Nylon)或聚酰胺纤维,其分子主链上含有重复酰胺基团(NHCO)。锦纶可由二元胺和二元酸缩聚而成,根据所用二元胺和二元酸的碳原子数不同,可以得到不同的锦纶产品,并可通过加在锦纶后的数字区别,其中前一数字是二元胺的碳原子数,后一数字是二元酸的碳原子数,例如锦纶66,说明它是由己二胺己二酸缩聚制得;锦纶610,说明它是由己二胺癸二酸制得;锦纶也可由己内酰胺缩聚或开环聚合得到,根据其单元结构所含碳原子数目,可得到不同品种的命名,例如锦纶6,说明它是由含6个碳原子的己内酰胺开环聚合而得。

折叠 编辑本段 丙纶

丙纶即聚丙烯纤维,由丙烯为原料制得。丙纶易燃,近火焰即熔缩,离火燃烧缓慢并冒黑烟,火焰上端黄色,下端蓝色,散发出石油味,烧后灰烬为硬圆浅黄褐色颗粒,手捻易碎。丙纶可以纯纺或与羊毛、棉等混纺混织来制作各种衣料,也可用于织纺制备各种民用或工业用针织品如地毯、渔网、帆布、水龙带等。

折叠 编辑本段 芳纶

芳纶即芳香族聚酰胺纤维,是一种高分子主链主要由酰胺键和芳环组成的线性高性能有机纤维,主要包括间位芳香族聚酰胺纤维和对位芳香族聚酰胺纤维。间位芳香族聚酰胺纤维主要为聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA),在我国常称为芳纶1313,具有优良的耐热性能和阻燃性能,主要用于航空军事、高温滤材和安全防护服等方面;对位芳香族聚酰胺纤维即聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,在我国常称为芳纶1414,也就是日常所说的高强高模芳纶,具有高强度、高模量、耐高温、优良的阻燃性和化学稳定性等特点,在航空航天、国防军工、海洋开发、高速交通、环境保护和新型建材等领域都有着非常重要的应用,是目前应用量最大和应用面最广泛的高性能有机纤维。但是由于纤维结构的局限性,PPTA纤维的耐光性较差,在紫外光线辐射下会发生降解,并且耐疲劳性、抗压缩性和染色性较差。

折叠 编辑本段 高强PE纤维

超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE纤维)又被称为高强PE纤维,与碳纤维、芳纶纤维同称为世界三大高性能纤维。UHMWPE纤维由于具有高度的取向结构和结晶程度,其拉伸强度可达3.1GPa,模量可达100GPa,而密度却只有0.97g∙cm,并且具有优良的耐冲击性能、耐化学腐蚀性能、耐磨性能、耐弯曲性能、耐光性能、抗切割性能和良好的绝缘性能,在安全防护、航空航天、国防军工等重要部门发挥着举足轻重的作用。但是,由于表面光滑,并且单一的亚甲基结构使得纤维表面无反应活性点,不能使其与树脂基体形成良好的界面作用,严重限制了UHMWPE纤维在树脂基复合材料中的应用。此外,UHMWPE纤维的抗热性能不佳,在环境温度超过100˚C的情况下,性能发生明显下降,以致不能使用,限制了其在某些特殊领域的应用。

折叠 编辑本段 PBO纤维

聚对苯撑苯并双恶唑 (PBO) 纤维是一种采用液晶纺丝工艺制备的芳香族杂环高性能纤维。20世纪70年代,美国首先对PBO纤维进行研究,但一直未能成功对其进行工业化成产,直至1998年由日本的东洋纺公司成功将其商品化生产,并命名为Zylon,PBO纤维具有极其优异的力学性能和耐热性能,其拉伸强度和拉伸模量分别高达5.8Gpa和280Gpa,它是耐热性能最好的有机纤维热分解温度达到了650C,但是PBO纤维的耐光性较差、染色性较差且价格昂贵,这些都是其发展前景的重要决定因素。

折叠 编辑本段 PBI纤维

20世纪60年代开始美国Celanese公司开始开展对聚苯并咪唑(PBI)纤维的研发工作,至1983起可以批量生产PBI纤维,此纤维具有优异的耐高温性能、耐低温性能以及阻燃性能等,但由于其力学性能有限且合成困难价格昂贵,限制了其进一步发展。

折叠 编辑本段 M5纤维

1998年荷兰Akzo Nobel 公司在PBO的基础上开发出了一种新型芳杂环类高性能有机纤维,即聚2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑{poly[2,6-diimidazo(4,5-b4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylene]}纤维,简称"M5"或"PIPD"纤维。M5纤维结构与PBO纤维类似而性能更加优异,但由于合成困难等原因M5纤维还处在研发阶段。

折叠 编辑本段 聚酰亚胺纤维

聚酰亚胺纤维聚酰亚胺材料的一种非常重要的应用形式。聚酰亚胺纤维除了具备聚酰亚胺材料本身所具有的耐高温、耐低温、耐化学腐蚀、耐辐照、良好的介电性能和尺寸稳定性等优异性能外,由于其沿纤维轴方向高度取向,因此聚酰亚胺纤维又具有高强高模的特性。

聚酰亚胺纤维作为高性能有机纤维的一种,早在20世纪60年代中期就由美国首先对其进行研究,随后前苏联和日本也展开了积极的研究工作,我国对聚酰亚胺纤维的研究工作同样始于20世纪60年代中期,但遗憾的是由于种种原因研究工作并未持续下去也没有太多的科研资料保留下来。聚酰亚胺纤维问世以后并没有像Kevlar纤维那样迅猛发展并工业化,这并非是因为聚酰亚胺纤维性能不佳而是限于当时的技术和成本所致,直至80年代,日本出现了高强高模型聚酰亚胺纤维的报导。从此聚酰亚胺纤维尤其是高强高模的聚酰亚胺纤维越来越受到各界的重视而得以不断发展。俄罗斯报导了一种含有嘧啶单元的聚酰亚胺纤维,它的强度达到了5.8GPa模量达到了280GPa,这是目前高性能有机纤维中最好的力学性能。

从工艺条件上来说聚酰亚胺纤维的制备方法可以分为干法纺、湿法纺、干湿法纺、熔融纺、静电纺等。其中应用最广的的湿法纺和干湿法纺。干法纺在研究聚酰亚胺纤维的初期曾被应用,静电纺主要用来制备纳米纤维膜。

聚酰亚胺纤维的理化性质决定了它可以在很多极端的环境下工作。随着工业的发展和科学技术的进步人类的生产力水平不断提高,环境的问题已经越来越受到全世界的关注,尤其是雾霾现象日趋严重。聚酰亚胺纤维由于其耐热性能、耐化学腐蚀性能、耐辐射性能以及耐候性能优异是目前性能最好的高温烟气过滤材料,可经过编织等技术用于水泥、冶金、炼钢、发电、化工等高污染行业。

高强高模的聚酰亚胺纤维可以作为增强体制备先进复合材料,该复合材料可以用于制造导弹的弹体弹翼、整流罩、飞机等航天器的机身、机翼以及火箭发动机壳体等,在航空航天、军事国防等领域有广阔的应用前景。

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