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高强高模纤维

高强高模纤维. 材料学院化纤研究所 刘兆峰. 关于高强高模纤维. 高强高纤维目前尚无确切的定义 强度： 2GPa 以上 模量： 50GPa 以上. 主要的高强高模纤维. 碳纤维 芳纶纤维 高强高模聚乙烯纤维 其它纤维. 工业化高强纤维及性能. 碳纤维. 按用途分： 作烧蚀材料 （主要为粘胶基碳纤维） 作结构材料 （主要为聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维）. 高强 PVA 纤维. 高分子量原料，采用冻胶纺丝，超拉伸技术 湿纺加硼交联技术. PBO 纤维. 强度、模量比芳纶高出近一倍 日本东洋纺已开始产业化进程

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Presentation Transcript

  1. 高强高模纤维 材料学院化纤研究所 刘兆峰

  2. 关于高强高模纤维 • 高强高纤维目前尚无确切的定义 • 强度： 2GPa以上 • 模量： 50GPa以上

  3. 主要的高强高模纤维 • 碳纤维 • 芳纶纤维 • 高强高模聚乙烯纤维 • 其它纤维

  4. 工业化高强纤维及性能

  5. 碳纤维 按用途分： • 作烧蚀材料 （主要为粘胶基碳纤维） • 作结构材料 （主要为聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维）

  6. 高强PVA纤维 • 高分子量原料，采用冻胶纺丝，超拉伸技术 • 湿纺加硼交联技术

  7. PBO纤维 • 强度、模量比芳纶高出近一倍 • 日本东洋纺已开始产业化进程 • 聚对亚苯基苯并双恶挫纤维（分子式见下图）

  8. 芳纶纤维 • 聚对苯二甲酰对苯二胺 • 通过液晶纺丝方法制成 • 分子链伸直平行排列 • 结晶度很高

  9. 芳纶的主要用途 • 复合材料增强 • 防弹材料 • 光缆、电缆加强材料 • 其他特殊用途

  10. 芳纶生产销售现状 • 已有30年的工业化历史 • 主要生产国：美国，日本，荷兰 • 目前世界市场供不应求

  11. 我国芳纶发展的情况 • 我国开发芳纶已有20年 • 东华大学是最早参与研究的单位之一，有自主的知识产权 • 目前准备开发芳纶纸

  12. 高强高模PE纤维 • 原料：分子量150-600万 • 采用冻胶纺丝，超拉伸技术 • 纤维具有部分伸直链结构

  13. 冻胶纺丝主流程 • 纺丝 溶解 脱泡 挤出成型 凝固 冻胶丝络筒 • 拉伸 集束 萃取 干燥 超倍拉伸 卷绕

  14. PE冻胶纺溶剂及萃取剂 • 主要溶剂 十氢萘，煤油，白油，矿物油 • 主要萃取剂 汽油，低聚烃，卤代烃，苯及其衍生物

  15. PE冻胶纺工艺关键 • 浓度：3% - 10% • 采用双螺杆帮助溶解和脱泡 • 用特殊的凝固浴解决并丝问题 • 分多级达到40倍以上拉伸 • 溶剂及萃取剂回收分离

  16. 高强PE的工业生产 • 主要生产国： 荷兰，美国，日本，中国 • 产量： 目前约4000吨/年，供不应求

  17. 防弹UD是无纬复合材料 0° 层 90° 层

  18. UD的组成 热熔PE层 UD 0°, 90° UD 0°, 90° 热熔PE层 面密度：145 g/m²

  19. UD截面扫描电镜照片

  20. 我国高强PE技术的特征 • 采用白油或矿物油 • 凝固浴采用独特的配方，解决了并丝问题 • 各生产厂有自己的知识产权 • 所有的生产厂，技术均由东华大学化纤研究所提供

  21. 国产和进口PE纤维性能比较

  22. 国产和进口纤维截面SEM照片

  23. 存在的问题和今后的工作 • 进一步提高国产高强PE的强度和均匀性 • 研究提高纤维抗蠕变能力的技术 • 提高纤维的使用温度 • 进一步降低单丝纤度

  24. 结束语 • 从国防科技发展的战略高度出发，开发高强高模纤维刻不容缓； • 我国已有开发高强纤维的基础，迄今高强PE和碳纤维已经工业化，有待于开发其下游产品；芳纶纤维及其制品、PBO纤维等的生产技术尚属开发阶段。

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