特种纤维分为哪几类？

心无物/天地宽 2024-06-22 04:40:32

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具有特殊的物理和化学结构或具有特殊功能和用途的化学纤维称之为特种纤维。特种纤维按性能可分为耐腐蚀、耐高温、阻燃、高强度、功能纤维和弹性体纤维等。（1）可抗王水的耐腐蚀纤维。耐腐蚀纤维即含氟纤维，在聚合物结构中含有氟原子的特种纤维。目前工业化生产的主要是聚**、聚**纤维等。聚**纤维是含氟纤维中最主要的品种，1954年它首先由美国工业化生产。聚**纤维耐腐蚀性是现有合成纤维中最高的，连能溶解黄金的王水也对它毫无作用。它适于作各种耐腐蚀性气体、液体的滤材和密封材料。它在高氧浓度下难燃，所以使用温度范围极宽。它的耐气候性好，在户外放置15年也不会出现老化现象，适用作宇航服等。该纤维的导电率和导热率低，是高温高湿下良好的电绝缘和绝热材料。此外，它的耐脆性和耐弯曲磨耗性在合成纤维中也最好，但由于到目前为止仍无理想的溶剂适用于它，因此不适宜作纺织材料。（2）可在200～230℃条件下使用的耐高温纤维。它是在高温下不软化，仍能保持一般力学性质的特种纤维，又称耐热纤维。耐高温寿命最长的是聚间苯二甲酰**纤维（芳纶-1313）。它是最早工业化的（1967年）耐高温纤维，其熔点为400℃，在260℃加热1000小时后，其强度保持率为65%，它的绝缘性、耐辐射性和耐化学腐蚀性都很好。耐辐射性最好的耐高温纤维是聚酰亚胺纤维，它可在250℃下长期使用，经伽马射线或高速中子流作用后，仍可保持其物理、机械和电气性能，可用作航天和核动力站所需的各种织物及层压制品、降落伞和电气绝缘材料等。（3）可做**衣的超高分子量聚乙烯纤维。在通常条件下，聚乙烯、聚丙烯、聚**、脂肪族聚酰胺和聚酯等柔性成纤高聚物，在熔融或溶液纺丝成形及后处理过程中，大分子多呈折叠结构，只能做成满足一般要求的化学纤维。如果用特殊的纺丝和拉伸工艺使折叠的大分子伸直并结晶化，就有可能制得强度和模量较高的纤维。1975年荷兰试制出具有优异抗张性能的超高分子量聚乙烯纤维，立即引起人们极大重视；1985年美国对制造技术进行改进，生产出了高强度聚乙烯纤维。目前有关厂家均是以十氢萘、石脑油、煤油等碳氢化合物为溶剂，将高强度聚乙烯纤维调制成半稀溶液，通过喷丝孔挤出后骤冷成冻胶原丝，经萃取、干燥和热拉伸而制成高强度聚乙烯纤维的。超高分子量聚乙烯纤维的抗张性能优异，适合制作各种绳、索、缆等。海洋作业中，传统使用的钢丝经海水长期浸泡容易生锈，而且自重断裂长度短，而超高分子量聚乙烯纤维的自重断裂长度为336千米，是钢丝的9倍。它的密度为0.97克/立方厘米，在水中漂浮，使用长度可不受限制，作为海洋用纤维材料是非常有意义的。超高分子量聚乙烯纤维有良好的耐疲劳性、耐磨损性以及较高的强度，可织成50～500克/平方米的各种织物或非织造布，这些纤维可以用于制作**衣、帆布、防水服或过滤材料等。超高分子量聚乙烯纤维在某些场合是一种比较理想的增强材料，将超高分子量聚乙烯纤维与热塑性树脂结合，压成单层片可制成软质盔甲，或将单层片压成硬质复合材料，可用于雷达防护罩、头盔、装甲兵器壳体等。此纤维与热固性树脂复合，适宜制作盾牌、耐压储罐、船体外壳、滑雪板、滑水板等。（4）航天器材重要结构材料—碳纤维。碳纤维是含碳量高于90%的高强度、高模量纤维的通称。它是将原料纤维在一定的张力、温度下，经过一定时间的预氧化、炭化和石墨化处理等过程制成的。一般认为在300～350℃热处理时得到的是耐燃纤维，在1000～1500℃热处理时可得含碳量为90%～95%的碳纤维，若经过2000℃以上高温处理则可以制得含碳量高达99%以上的石墨纤维。目前各国工业用的碳纤维原料主要是聚**纤维，从这种原料制得的碳纤维约占碳纤维总量的95%。碳纤维具有元素碳的各种优良性能，如密度小、耐热性好、热膨胀系数小、导热系数大、耐腐蚀性和导电性良好等。同时它又具有纤维般的柔曲性，可进行编织加工和缠绕成型。碳纤维的最优良性能是它的强度超过一般增强纤维，它和树脂形成的复合材料的强度比钢和铝合金还高3倍。碳纤维复合材料应用在宇宙飞船、**和飞机上，可以显著减轻重量，提高有效载荷，改善性能，是航天工业的重要结构材料。由于成本降低，碳纤维已逐步扩大用在民用工业，如汽车工业和运动器材等方面，高级网球拍和钓鱼竿就是用碳纤维做的。（5）能够导光、导电的功能纤维。光导纤维是用折射率不同的两种透明材料通过特殊复合技术制成的复合纤维，这种纤维具有导光性能。用高纯二氧化硅或高透明度的聚合物（聚**酸甲酯或聚**）为芯材，用透明含氟树脂及聚酰胺12等为鞘材制成光导纤维能使光在芯部沿其界面折射传导，可用作光通信、数据传递、各种光照明和数字显示。导电纤维是化学纤维中混入石墨或金属粉（如铜、镍、银）等导电性添加剂而使纤维获得一定的导电和抗静电性能。混入添加剂的方式有多种，有配置在纤维的中心部的，有以细粉状分散在纤维之中的，有在纤维外面镀金属层的，也有将碘化物之类的金属化合物吸收在纤维之内的。导电纤维的电阻率介于碳纤维和金属纤维之间，所以实际上是半导电纤维，可用作无尘服、带电作业服、抗静电防爆作业服、地毯和工业用材等。这些导电纤维大都带有各种深颜色，若选用白色的金属化合物，则可制得白色纤维，可用作白制服和医院用服等。 20210311

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