高性能纤维是指对外部作用不易产生反应、在各种恶劣条件下能保持本身性能的纤维。通常这类纤维具有较高的强度和规模(承受很大的负荷也不变形),或能耐高温、耐各种化学药品等。
1.聚四氟乙烯纤维(别名氟纶、氟特纶,英文名polytetrafluoroethylene fiber、fluorofiber、tefon ftorlon、ftorin)
1)结构式
2)物化性能 聚四氟乙烯纤维具有独特的综合性能,还有非常优异的化学稳定性,是迄今为止最耐腐蚀的“纤维之王”,能耐氢氟酸、王水、发烟硫酸、浓碱、过氧化氢等强腐蚀性试剂的作用。同时又具有良好的耐气候性,是现有各种化学纤维中奶气候性最优良的一个品种,将四氟乙烯纤维在室外暴露15年,其力学性能仍未发生明显的变化。这种纤维既能在较高的温度下使用,也能在很低的温度下使用,其使用温度的范围180-260℃,其熔点约为327℃;聚四氟乙烯纤维也是最难燃烧的有机纤维之一,其限氧指数(LOI值)高达95.它还有良好的电气绝缘性能和抗辐射性能,其摩擦系数在现有的合成纤维中最小(0.01-0.05),而且在广泛的温度和载荷范围内保持不变。
纤维一般为茶褐色,高温处理后为银灰色,王水处理后为白色。白色丝的电绝缘性好,电阻率为1017Ω*cm,褐色丝差一些。聚四氟乙烯纤维无任何毒性,但在200℃以上使用时,可能有少量氟化氢释放出来,因而应采取必要的劳动防护措施。其主要物理学性能如下表:
2.芳香族聚胺纤维(aromatic polyamide fiber)
1)聚对苯二甲酰己二胺PA6T纤维(别名聚酰胺6T纤维、耐纶6T纤维、尼龙6T纤维,英文名 polyhexamethylene terephthalamide fiber)
①结构式
②物化纤维 该纤维属于芳香族-脂肪族聚酰胺纤维,其物化性能介于普通聚酰胺纤维和聚酯纤维之间。如它能耐较高的温度,又耐磨,用于制作轮胎窗子线可以不具有一般聚酰胺纤维所具有的“平点现象”。其短纤维的力学性能如表
2)聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(别名间位芳酰胺纤维、间位芳纶、芳纶1313、HT-1纤维,英文名polym-phenylene isophthalamide fiber、nomex、conex、phenicon)
间位芳纶产品以短纤维为主,其物理性能与涤纶相似,易于加工制造,主要指标见下表
间位芳纶的回潮率比涤纶高得多,因而其制品穿着舒适性较好。其突出特点是良好的耐热性,可在260℃温度下持续使用1000h,在200℃条件下使用20000h,强度仍保持原始值的90%,熔点接近400℃,分解温度约为420℃。它还有很好的阻燃性,限氧指数28,在空气中不延燃,还能耐大多数的腐蚀,对漂白剂、还原剂、有机溶剂等的稳定性也良好。也有很好的抗腐蚀性能,尺寸稳定性也好。建委芳纶具有优良的物理学性能,强度比棉花稍大,伸长也较大,手感柔软、耐磨牢度好。但水解稳定性较差,不能与强碱长期接触,另外,其耐光性和染色性也稍差。
3)聚对苯二甲酰对本二胺纤维(别名对位芳酰胺纤维、对位芳纶、芳纶1414、芳纶Ⅱ,英文名poly p-phenylene terephthalamide fiber、p-aramid、kenlar、twaron)
芳纶Ⅱ属高强度、高模量的高性能纤维,其干强度大于22cN/dtex,是普通涤纶和棉纶的4倍,钢丝5倍;模量达476N/dtex,相当于棉纶的9-10倍,涤纶的3-4倍。加之密度小(1.44-1.46g/cm³),和橡胶有很好的黏着力,因而是比较理想的橡胶增强材料。耐温性能也好,能在240℃的温度下长期使用,可在500℃的物料接触中使用,其限氧值(LOI)为28。长丝产品分为高强型、高模型和高伸长型。
芳纶Ⅱ的化学稳定性能也很稳定,除无机强酸、强碱外,能耐盐酸、氢氟酸、磷酸、醋酸、氢氧化氨、四氯化碳、二氯甲烷、丙酮、丁酮、甲苯、苯、甲醇、乙醇等酸、碱及有机溶剂的腐蚀。
3.聚酰亚胺纤维(别名PIM2080、P84纤维、酮酐类酰亚胺共聚纤维,英文名copolyimide fiber)
聚酰亚胺纤维也是耐热纤维的一种,在300℃下100h,强度保持率为50%,延伸度降低5%-10%,暴露250h,其强度保持率为45%,275℃下尺寸稳定性良好,不熔融,玻璃化温度315℃,分解时只放出非常少的有害气体。绝缘性、绝热性、隔音性良好。其一般物理指标如表
4.聚苯硫米纤维(别名PPS纤维,英文名poly-p-phenylene sulfide fiber torcon、prucon、ryton )
聚苯硫醚纤维呈金黄色,密度为1.33-1.37g/cm³,熔点为285℃,其强度与伸长率和棉花接近,但模量较低,吸湿率也较低。物理性能见表
聚苯硫醚纤维的主要特点是耐热性好,可在190℃温度下长期使用;阻燃性优良,其限氧指数(LOI)为34,在空气中会不燃烧;其耐化学药品性能也优异,仅次于聚四氟乙烯纤维;对各种有机溶剂也很稳定;此种纤维也有良好的纺纱和织造加工性能。另外也可将聚苯硫醚加工厂单丝,单丝仍是金黄色。其主要指标为:纤度380-440dtex,强度2.7-3.7cN/dtex,伸长率12%-16%,初始模量41-55cN/dtex,打结强度1.8-2.3cN/dtex。
四、玻璃纤维(glass fiber,textile glass)
玻璃纤维是采用石英砂、石灰石、白云石、石蜡等,并配以纯碱、硼酸等熔融纺丝而成,其主要成分为二氧化硅和某些金属氧化物。按成分性能可分为无碱、中碱、高碱和特种四类玻璃纤维;按形态可分为连续玻璃纤维、定长玻璃纤维及玻璃棉。玻璃纤维具有阻燃、耐热、耐腐、吸湿性小、伸长率低、抗张强度高、性脆易碎、绝热性和化学稳定性好。电绝缘性良好等特性。
1.无碱玻璃纤维(别名E玻璃纤维,英文名alkali free glass fiber,E-glass fiber)
无碱玻璃纤维是由碱性氧化物含量为0-2%的无碱玻璃拉制而成的连续纤维,属于铝硼酸盐玻璃纤维系,嫌我强度3.43*109Pa,密度2.54g/cm³,伸长率月3%,初始模量7.1*109P,软化点为846℃,具有良好的电绝缘性和耐水性。
2.超细玻璃纤维(英文名superfine glass fiber)
该纤维是指单丝直径约为4μm的玻璃纤维。纤维直径细,挠曲性和柔软性好,强度高,具有耐化学腐蚀、不燃、伸长率小等玻璃纤维所共有的特性。制成的织物具有强度高、质量轻、手感柔软、耐磨、耐折不皱、不收缩、不导电、不霉等特点。
3.高强度玻璃纤维【别名S玻璃纤维、HS2玻璃纤维,英文名High strength glass fiber;S-glass fiber(美国)、R-glass fiber(法国)、T-glass fiber(日本)】
南京玻璃纤维研究生产的HS2玻璃纤维的主要特性,及其与国外产品对比如表
4.高碱玻璃纤维(英文名high alkali glass fiber)
高碱玻璃纤维时玻璃纤维品种之一,属钠钙硅酸盐玻璃纤维系。主要原料为石英砂、白云石、石灰石、纯碱、铀长石等。由于纤维中含碱量高,耐水性、强度等不如无碱和中碱玻璃纤维,但耐酸性好。
5.玻璃棉(英文名glass wool)
玻璃棉是一种人造无机纤维。纤维的细度与长度随制造方法的不同而异,细度一般在3-10μm左右,长度一般在25-300mm左右,密度在2.4-2.7g/cm³,导热系数小,具有良好的耐腐蚀性和电绝缘性。