我公司生产的“V”牌水溶性聚乙烯醇短纤维性能良好，先后荣获湖南省名牌产品、湖南省出口名牌产品等荣誉称号。 产品特点： 水溶性聚乙烯醇短纤维是以聚乙烯醇为原料，经湿法纺丝、热处理、常温水卷曲上油制得的纤维。它具有较好的物理和机械性能，能够在一定温度下溶解于水，干热稳定性较好。其缺点是：弹性和染色性能差。 主要用途： 由于水溶性聚乙烯醇短纤维具有溶于水的特殊性能，可广泛用作无纺布、造纸、纺织、医疗卫生用品等行业的原料。采用水溶性聚乙烯醇短纤维作原料进行纺织加工成薄纱或通过非织造加工成无纺布，可用作绣花底布，绣制出各种图案的花边；也可用作妇女卫生巾、小儿尿布、医疗卫生用品，还可用作甜菜育苗、农作物和果树栽培的覆盖物。水溶性聚乙烯醇短纤维在纺织过程中应用可提高纺纱支数、改善上浆均匀性和纺制无捻纱等。 品种规格： 产品规格主要有1.44dtex×44mm、1.56dtex×38mm、2.00dtex×38mm，同时也可以生产线密度为 1.11dtex～8.89dtex，长度为4mm～70mm的水溶性聚乙烯醇短纤维。 使用环境条件： 使用温度为20°C~0°C，相对湿度60%~0%。 质量要求（执行标准：Q/OWAL030-2007） 包装： 该产品包装袋采用涂塑丙纶编织袋 该产品成包规格为1040mm×700mm×600mm 该产品每包重量为（160±10）Kg 贮运： 1、在运输和贮存中不得使产品污损和受潮。 2、贮存包装件的仓库应做到防潮、防湿、防水、防火，并注意适当通风。 供货价格： 产品价格随行就市，双方协商确定。 Characteristic:
this product is a kind of fiber made from PVA through wet spinning,heat treatment and crimping-oiling in water at normal temperature.it is good in dry heat stability,physical and mechanical properties.the remarkable characteristic is its total dissolving in water at a range of temperature. Application: water soluble PVA cutting fiber has many special uses for its water solubility.it is widely used in non-woven fabric,papermaking,spinning and weaving,medical treatment and health care,etc.Especially,woven or non-woven fabrics made from it are used as embroidery linings,on which various lace designs can be embroidered,and after it is dissolved,all kinds of beautiful laces come into being.besides,it can extensively be used to produce sanitary sheets for women,baby napkins,medical and sanitary articles.in addition,it can also be used for vegetable seedings,planting crops and fruit trees to improve the output.this fiber can be used in textile to increase yarn count,level sizing and spin twistless yarn,etc. Specification: the major specification are 1.44dtex x 44mm,1.56dtex x 38kmm and 2.0dtex x 38mm.the fiber with line density of 1.11-8.89detex and length 4-70mm can be made. Condition for use this fiber the temperature for its use is between 20-30℃,and the relative humidity is 60-70% quality standard Packing: packing with p.p woven bag and standard weight for each bag is 165kg
HDPE管的性能评述： ● 抗热(寒)性：温度介于-80℃至100℃之间，HDPE管可安全使用。 ● 抗外力：在工作温度条件下，HDPE管的抗压性能极佳。 ● 抗磨损性：HDPE管具有很高的抗磨损性，它的厚管壁可提供额外的保护。 ● 抗化学性：HDPE分子结构（链烷结构）稳定，管道抗化学性很强。 ● 牢固性：HDPE管无论采用电熔焊接或热熔焊接的连接方式，其焊缝的强度均高于管材自身的强度。 ● 冷凝作用：HDPE管是弱的热导体，短时间的冷却过程，管道不会产生结露现象。 ● 在火中的表现：在高温情况下，HDPE管不易燃烧，管道在火中燃烧不会放出有毒气体。 ● 太阳辐射：通过添加碳黑，HDPE管能抵抗由太阳紫外线引起的管材老化脆化现象。另，根据我公司的多年施工经验，可采取刷漆、管道外壁包裹薄板等措施解决HDPE管与建筑效果匹配的问题。 ● 噪音：HDPE管是软性材料，E弹性模量很小，管道能限制以空气或固体为载体的声音传播。 ● 热膨胀系数：HDPE管的热胀冷缩比其它管材明显，在安装设计中必须考虑可能的热胀冷缩问题。尽管其膨胀系数较大，但由于弹性系数远低于其它材料，因此膨胀应力还是较低的。 聚丙烯PP部分牌号介绍 品名型号产地熔指g/10min 特性及用途 拉丝级T30S 大连西太2.5-3.5 膜丝,纺织膜丝线,地毯背衬. 拉丝级T30S 天津联合3 纺织薄膜纱,地毯贴背. 拉丝级T30S 华北一炼3.2 用于包装绳和包装袋，地毯背衬，人造成草坪和各种用途的挤塑料网。 拉丝级T30S 大连有机3 膜丝,纺织膜丝线,地毯背衬. 拉丝级T30S 齐鲁石化3 生产膜裂纤维（农用绳索，细绳，纺纱）单丝，拉伸膜，管膜，流涎膜。 拉丝级T30S 抚顺乙烯2.5-3.5 编织袋,绳,地毯背衬,吹膜,集装袋. 拉丝级T30S 中原乙烯2.5-3.5 迁合于制作编织袋，打包带，绳索、地毯，被衬，家庭小用品，玩具，注射器。 拉丝级PP022 大连有机3 膜丝,纺织膜丝线,地毯背衬. 拉丝级PP022 前郭炼油2.2-3.8 膜丝,纺织膜丝线,地毯背衬. 拉丝级5004 辽阳烯烃2.6-4.4 适用于切制薄膜（扁丝），单丝，和复丝。 拉丝级2401 燕化2.5 编织袋和编织膜 拉丝级S1003 燕化3.2 窄带，扁丝。 拉丝级163 南韩大林3.5 加工性,机械物性优秀,自动包装袋,绳子. 纤维级Z30S 独山子22-28 均聚物,长丝,丙纶,丙纶短纤维. 纤维级Z30S 任丘25 适于中速到高速纺生产的细旦膨化丝，连续丝和长丝。 纤维级Z30S 西太22-27 低速纺短纤维，BCF-CF复丝。 纤维级Z30S 抚顺乙烯20 均聚物,长丝,丙纶,丙纶短纤维. 纤维级185 南韩大林38 高纺丝、窄分子量分布、无味。（适合于BCF，CF及低Denier 短纤维的高速加工）
超高分子量聚乙烯纤维的技术与市场发展 第1期50 2011年3月 纤维复合材料 FIBERCoMPoSITES Nl Mar.,2011 超高分子量聚乙烯纤维的技术与市场发展 赵刚,赵莉,谢雄军 (中国航天第三研究院,北京100074) 摘要本文简要介绍了世界高性能纤维主要品种——超高分子量聚乙烯纤维的基本性能和主要应用领域,重点 归纳了十几年来国内外相关企业的生产,技术和行业发展状况,综合分析了国内外超高分子量聚乙烯纤维及其复 合材料市场的供需趋势,指出了该种纤维行业具有良好的产业发展优势与前景. 关键词高性能纤维;超高分子量聚乙烯纤维(UHMW—PE纤维,HS—HMPE纤维);复合材料市场 UltraHighMolecularWeightPolyethyleneFiberMaterial TechnologyandMarketDevelopmentProspect ZHAOGang,ZHAOLi,XIEXiongjun (TheThirdResearchAcademyofChinaAerospace,Beijing100074) ABSTRACTThissummarydescribeshighperformancefiber_一ultrahighmolecularweightpolyethylene(UHMW— PE)fiberintheword,anditsbasicperformanceandmainapplicationarea,focusrelatedenterp riseofproduction,technolo? gYandindustrydevelopmentstatus,analysisthemarketofthesupplyanddemandtrendsofthe fiberanditscomposites,
第43卷第8期2015年8月 硅 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.doczj.com/doc/eb16815168.html, 聚乙烯醇纤维在水泥基复合材料中的分散性表征及调控 刘建忠1,2，张丽辉1,2，李长风1,2，刘加平1,2 (1. 高性能土木工程材料国家重点实验室江苏省建筑科学研究院，南京210008； 2. 江苏苏博特新材料股份有限公司，南京211103) 摘要：为了建立聚乙烯醇(PV A)纤维在水泥基复合材料(FRCC)中的分散性表征技术和调控方法，采用荧光光谱仪和荧光显微镜+图像分析软件分别对PV A纤维的荧光特性及其在FRCC中的荧光图像进行获取和分析，再研究搅拌工艺、纤维长径比及体积掺量、分散剂对PV A纤维分散性的影响。结果表明：PV A纤维最佳激发和发射波长范围分别为415~460 nm及480~ 540 nm，荧光图像获取时应选择绿色荧光蛋白(GFP)滤波器；基于荧光图像分析，建立荧光分析技术，利用纤维分散系数和有效利用率两个评价指标对PV A纤维的分散性能进行定量表征；采用同掺法和搅拌时间6 min，再掺入分散剂可使PV A纤维(长度12 mm、直径27 μm、体积掺量0.3%)在FRCC中的有效利用率较基准提高了32.9%。 关键词：聚乙烯醇纤维；分散性；荧光分析技术；分散剂 中图分类号：TU528 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2015)08–0000–06 网络出版时间：网络出版地址： Dispersive characterization and control of fiber in polyvinyl alcohol fiber cement composites LIU Jianzhong1,2, ZHANG Lihui1,2, LI Changfeng1,2, LIU Jiaping1,2 (1. State Key Laboratory of High Performance Civil Engineering Materials, Jiangsu Research Institute of Building Science, Nanjing 210008; 2. Jiangsu Sobute New Materials Co. Ltd., Nanjing 211103) Abstract: To clarify the dispersive characterization of fibers in polyvinyl alcohol (PV A) fiber cement composites, the fluorescence characteristics and image of PV A fibers in the PV A fiber cement composites were determined by fluorescence spectrometer and fluorescence microscope coupled with image-processing software, respectively. The influences of mixing method, aspect ratio and volume fraction of fibers and dispersing agent on the dispersion of PV A fibers were investigated. The experimental results show that the optimum wavelength ranges of excitation and emission wave of PV A fibers are 415 -460 nm and 480 -540 nm, respectively. Thus, a GFP filter can be chosen for fluorescence image analysis. Also, the dispersion of PV A fibers was quantitatively evaluated by the distribution coefficient and effective utilization percentage in the fluorescence microscopy technique based on fluorescence image analysis. Compared to the control sample in the absence of a dispersing agent, the effective utilization percentage of fibers with 12 mm length, 27 μm diameters and 0.3% volume fraction in the PV A fiber cement composites in the presence of a dispersing agent after the synchronous mixing for 6 min is increased by 32.9%. Key words: polyvinyl alcohol fiber; dispersion; fluorescence microscopy technique; dispersing agent 传统水泥基复合材料存在抗拉强度低、韧性差和易开裂等缺点。为了提高其韧性和抗开裂能力，吴中伟提出了基于材料“超叠加效应”的“复合化”技术途径，而“复合化”技术的核心是纤维增强[1]。大量研究也发现纤维在水泥基复合材料(FRCC)中均匀分散是其增韧阻裂作用充分发挥的必要条件[2-7]，如果纤维未能在水泥基材中均匀分散，不仅影响FRCC工作性能，而且会形成应力集中点，成 收稿日期：2015–01–20。修订日期：2015-05-20。 基金项目：国家自然科学基金重点项目(51438003)；江苏省科技计划青年基金项目(BK20141012)。 第一作者：刘建忠(1976—)，男，博士，教授级高级工程师。Received date: 2015–01–20.Approved date: 2015–05–20. First author: LIU Jianzhong(1976–), male, Ph. D., Professor. E-mail: ljz@https://www.doczj.com/doc/eb16815168.html,.
PAN 基碳纤维 摘要: 聚丙烯晴基碳纤维是一种力学性能优异的新材料，具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小、减震等优异性能，是航空航天、国防军事工业不可缺少的工程材料，同时在体育用品、交通运输、医疗器械和土木建筑等民用领域也有着广泛应用。本文简要介绍了其结构，制备方法，性能，应用领域及其前景。 关键词：PAN 基碳纤维 碳纤维结构 PAN 基碳纤维制备 PAN 基碳纤维性能 PAN 基碳纤维应用前景 航天 军事 体育用品 1. 碳纤维结构 碳纤维属于聚合的碳，它是由有机物经固相反应转化为三维碳化合物，碳化历程不同，形成的产物结构也不同。 碳纤维和石墨纤维在强度和弹性模量上有很大差别，这主要是由于其结构不同，碳纤维是由小的乱层石墨晶体所组成的多晶体，含碳量约75%~95%；石墨纤维的结构与石墨相似，含碳量可达98%~99%，杂志少。碳纤维的含碳量与制造纤维过程中碳化和石墨化过程有关。 2. PAN 基碳纤维的制备 从原料丙烯晴到聚丙烯晴基碳纤维的制备过程中可以看出四个关键步骤：PAN 的聚合， 原丝的制备，原丝的预氧化以及预氧化丝的炭化和石墨化。 2.1 PAN 的聚合 由于PAN 分子结构的特性，纯聚体PAN 不适宜作为碳纤维前驱体。工业生产中，往往采用共聚PAN 来制备PAN 原丝。引入共聚单体可以起到如下作用：减少聚合物原液中凝胶的产生；增加聚合物的溶解性和可纺性；降低原丝环化温度及变宽放热峰。但也可能带来一些负作用：降低原丝的结构规整性和结晶度；增加大分子链结构的不均匀性；引入更多的无机和有机杂质等。 2.2 原丝的制备 PAN 在熔点（317°C ）以下就开始分解，因此形成纤维主要通过湿法或干湿法进行纺丝。 干湿法纺丝由于将挤出膨化与表皮凝固进行了隔离，纤维的成形机理有所改变，因此湿法纺丝凝固过程中皮层破裂或径向大孔及表皮褶皱等现象基本消失，干湿法纺丝的原丝表面及内单体引发剂 聚合 纺丝 原丝 预氧化 预氧丝 炭化 石墨化 表面处理 上浆 碳纤维 石墨纤维
高强高模聚乙烯纤维性能和用途 （一）性能介绍 UHMWPE纤维特殊的结构特征决定了它具有许多良好的优异的性能。一般而言,高强高模聚乙烯纤维本身具有三种形状:即单丝、复丝和带子,形状规格不同其物理性能差异较大。UHMWPE纤维具有很高的轴向比拉伸强度和模量，而且能量吸收性能比芳纶优越，并且也弥补了高性能的碳纤维、碳化硅纤维等断裂应变小的弱点。同时它还具有耐紫外线辐射、耐化学腐蚀、介电常数低、电磁波透射率高、摩擦系数低及突出的抗冲击、抗切割等优异性能。它是目前强度最高的纤维之一，比强度能达到优质钢的15 倍，模量也很高，仅次于特种碳纤维。断裂伸长率较其它特种纤维高，断裂功很大。 UHMWPE 纤维性能指标： 回潮无沸水收缩率＜1％，熔点135～145℃，导热率（沿纤维轴向）20w/m k ，热膨胀系数－12×106/k21，介电常数（22℃，10GHhz）2.25，介电强度900kv/cm 。 （1）优良的力学性能 高强高模聚乙烯纤维的密度为0.97g/cm3，只有芳香族聚酰胺纤维（芳纶）的2/3、高模碳纤维的1/2，而轴向拉伸性能很高。Spectra1000纤维的比拉伸强度时现是高性能纤维中最高的，比拉伸模量比高模量碳纤维低，但比芳香族聚酰胺纤维高得多。如果再考虑比重的话，它是一种非常独特的纤维，在保持良好性能同时，还能省重量。高强高模PE纤维的理论值可达320km,约为芳纶的二倍。由于复合材料的拉伸强度是由纤维控制的，因此高强高模聚乙烯纤维单向增强复合材料的纵向拉伸性能也很好。几种高性能纤维的性能比较表见表1—5。图1—12是各种纤维的应力—应变曲线，从图上可以看到，强度在2.734~3.5N/tex 范围内，高强高模聚乙烯纤维的断裂伸长率为3%~5%，相对于碳纤维、玻璃纤维和芳香族聚酰胺纤维来说，拉断该纤维所花费的能量是最大的。图1—13对几种纤维的比强度、比模量进行了比较。从图中可以看出，高强高模聚乙烯纤维的比强度、比模量明显高于其他纤维，在相同质量的材料中，强度最高。
聚乙烯醇纤维应用与研究进展 赵 兴 张兴祥 (天津工业大学功能纤维研究所,天津 300160) [摘 要] 回顾了PVA纤维的发展,综述了高强高模聚乙烯醇纤维、水溶性浆乙烯醇纤维、阻燃聚乙烯醇纤维等的生产制备方法和主要性能用途,并对聚乙烯醇纤维的发展做了展望。 [关键词] 高强高模;水溶性;阻燃;性能;应用 1 引言 我国早在50年代就有一些科研单位从事PVA和维纶的研究和开发工作,经过近半个世纪的发展,各相关企业不断采用新技术、新工艺,引进国外先进装置和改扩建,使我国PVA及其纤维工业在产量、质量、科研、品种开发和用途开拓、节能降耗等方面都取得了很大的进展。但在科研、品种开发和用途开拓等方面和国际先进水平还有不少差距。 聚乙烯醇(PVA)纤维的最初应用在于其性能与棉花相似,其强度、耐磨、耐晒、耐腐蚀性比棉花好,比重比棉花轻,吸湿率接近棉花。当年,日本、朝鲜、中国等大力发展PVA 纤维的主要目的都是以解决人民的衣着问题为主[1,2]。但是,随着使用性能更加优良的涤纶、锦纶和腈纶的崛起和后来居上,由于存在抗皱性差、尺寸不稳定、染色性差等缺点,使其在服用领域的应用受到限制。 目前,经过改性和新工艺生产的聚乙烯醇纤维越来越受到重视。科研人员成功研制出了阻燃聚乙烯醇纤维、高强高模聚乙烯醇纤维、水溶性聚乙烯醇纤维等一批高性能的纤维新品种。这大大提升了聚乙烯醇纤维在增强、渔业、包装等领域的使用性能并开辟了在医学及离子交换吸附等方面的应用。聚乙烯醇纤维有了良好的发展前景。 2 高强高模聚乙烯醇纤维 PVA是有潜力制得超高强纤维的柔性链聚合物之一,与根据PVA大分子主链键能理论的计算值相比,日前商品PVA纤维的最高强度仅为理论强度的10%,最高模量为理论极限值的30%[3]。因此,寻找方法开发研究高强高模PVA纤维是可行的。 纤维断裂的微观机理,一般有分子链滑移和分子链断裂两种说法,其共同点是假设纤维中的分子链是沿纤维轴平行取向排列,应力在纤维横截面上均匀分布的。所以,纤维的强度主要取决于纤维截面上大分子链数目、化学键能和链伸展的均匀性。因此高分子量、分子链高度伸直取向和充分结晶,成为制造高强高模纤维的三个基本理论条件[4]。 2.1 高强高模PVA纤维制造方法 纺丝是制造高强高模量PVA纤维的关键,因为只有结构均匀、分子间和分子内缠结少、低结晶或不结晶的初生纤维,才有好的可 9
碳纤维的特性及应用 碳纤维是高级复合材料的增强材料，具有轻质、高强、高模、耐化学腐蚀、热膨胀系数小等一系列优点，归纳如下： 一、轻质、高强度、高模量 碳纤维的密度是1.6-2.5g/cm3，碳纤维拉伸强度在2.2Gpa以上。因此，具有高的比强度和比模量，它比绝大多数金属的比强度高7倍以上，比模量为金属的5倍以上。由于这个优点，其复合材料可广泛应用于航空航天、汽车工业、运动器材等。 二、热膨胀系数小 绝大多数碳纤维本身的热膨胀系数，室内为负数（-0.5～-1.6）×10-6/K，在200～400℃时为零，在小于1000℃时为1.5×10-6/K。由它制成的复合材料膨胀系数自然比较稳定，可作为标准衡器具。 三、导热性好 通常无机和有机材料的导热性均较差，但碳纤维的导热性接近于钢铁。利用这一优点可作为太阳能集热器材料、传热均匀的导热壳体材料。 四、耐化学腐蚀性好 从碳纤维的成分可以看出，它几乎是纯碳，而碳又是最稳定的元素之一。它除对强氧化酸以外，对酸、碱和有机化学药品都很稳定，可以制成各种各样的化学防腐制品。我国已从事这方面的应用研究，随着今后碳纤维的价格不断降低，其应用范围会越来越广。 五、耐磨性好 碳纤维与金属对磨时，很少磨损，用碳纤维来取代石棉制成高级的摩檫材料，已作为飞机和汽车的刹车片材料。 六、耐高温性能好 碳纤维在400℃以下性能非常稳定，甚至在1000℃时仍无太大变化。复合材料耐高温性能主要取决于基体的耐热性，树脂基复合材料其长期耐热性只达300℃左右，陶瓷基、碳基和金属基的复合材料耐高温性能可与碳纤维本身匹配。因此碳纤维复合材料作为耐高温材料广泛用于航空航天工业。 七、突出的阻尼与优良的透声纳 利用这二种特点可作为潜艇的结构材料，如潜艇的声纳导流罩等。 八、高X射线透射率 发挥此特点已经在医疗器材中得到应用。 九、疲劳强度高 碳纤维的结构稳定，制成的复合材料，经应力疲劳数百万次的循环试验后，其强度保留率仍有60%，而钢材为40%，铝材为30%，而玻璃钢则只有20%-25%.因此设计制品所取的安全系数，碳纤维复合材料为最低。
我国高强高模聚酰亚胺纤维技术国际领先 2016.6 “年产30吨高强高模聚酰亚胺纤维制备技术及装备”项目通过科技成果鉴定 2016年6月25日，中国石油和化学工业联合会在北京组织召开了由北京化工大学和江苏先诺新材料科技有限公司共同完成的“年产30吨高强高模聚酰亚胺纤维制备技术及装备”项目科技成果鉴定会。 中国科学院院士周其凤，中国工程院院士陈祥宝以及行业专家组成的鉴定委员会对该项目进行了评定。鉴定委员会听取了项目完成单位的各项报告，审阅了相关材料，观摩了系列产品，经过质询和讨论，一致同意通过鉴定，该成果整体处于国际领先水平。 该成果创新性地设计出具有高强高模特点化学结构的聚酰亚胺纤维，实现了结构性能的调控。开发了高强高模聚酰亚胺纤维一体化纺丝工艺，提高了单体的可选择性、纤维结构和性能的可调控性，更加环境友好。自主设计研发成功高强高模聚酰亚胺纤维一体化制备工艺和成套设备，建成了国内外首条年产30吨规模高强高模聚酰亚胺纤维一体化生产线，并实现了小批量稳定化生产，具有自主知识产权。
该成果制备的聚酰亚胺纤维拉伸强度≥3.5GPa，模量≥150GPa，具有非常优异的综合性能，在轻质高强防弹、透波、压力容器、热防护等领域具有广阔的应用前景。 专家认为，该成果对我国自主高性能材料保障下游供给具有重要意义，并建议进一步加大投入，加强应用研究和推广，尽快实现规模化生产，进一步巩固我国在该领域的领跑地位。 目前，北京化工大学武德珍教授团队正在着手进行百吨级生产线的建设。 高强高模聚酰亚胺纤维简介
高强高模聚酰亚胺纤维由于含有特殊的酰亚胺环结构，能够同时具有非常优良的机械性能、耐高低温性能、自熄性能、耐辐射性能，以及优良的介电性能、耐腐蚀性能、生物相容性和低密度性，是综合性能最为优异的一款高性能有机纤维，在航空航天、国防军工、核工业、微电子等领域具有广阔的应用前景。但是，由于聚酰亚胺不溶不熔的特点，使高强高模聚酰亚胺纤维极难纺制。 （来源：中国化工报）
聚乙烯醇（PVA）新纤维研究与应用进展 赵兴 张兴祥* 张华 天津工业大学功能纤维研究所， 天津（300160） 摘要：回顾了PVA纤维的发展，综述了高强高模聚乙烯醇纤维、水溶性聚乙烯醇纤维、阻燃聚乙烯醇纤维、疏水性聚乙烯醇纤维等的制备方法和主要性能用途，并对聚乙烯醇纤维的发展做了展望。 关键词:高强高模 水溶性 阻燃 性能 应用 1.引言 我国早在50年代就有一些科研单位从事PVA和维纶的研究和开发工作，经过近半个世纪的发展，各相关企业不断采用新技术、新工艺，引进国外先进装置和改扩建，使我国PVA 及其纤维工业在产量、质量、科研、品种开发和用途开拓、节能降耗等方面都取得了很大的进展。但在科研、品种开发和用途开拓等方面和国际先进水平还有不少差距。 聚乙烯醇（PVA）纤维的最初应用在于其性能与棉花相似，其强度、耐磨、耐晒、耐腐蚀性比棉花好，比重比棉花轻，吸湿率接近棉花。当年，日本、朝鲜、中国等大力发展PVA 纤维的主要目的都是以解决人民的衣着问题为主[1，2]。但是，随着使用性能更加优良的涤纶、锦纶和腈纶的崛起和后来居上，由于存在抗皱性差、尺寸不稳定、染色性差等缺点，使其在服用领域的应用受到限制。 目前，经过改性和新工艺生产的聚乙烯醇纤维越来越受到重视。科研人员成功研制出了阻燃聚乙烯醇纤维、高强高模聚乙烯醇纤维、水溶性聚乙烯醇纤维等一批高性能的纤维新品种。这大大提升了聚乙烯醇纤维在增强、渔业、包装等领域的使用性能并开辟了在医学及离子交换吸附等方面的应用。聚乙烯醇纤维有了良好的发展前景。 2.高强高模聚乙烯醇纤维 PVA是有潜力制得超高强纤维的柔性链聚合物之一，与根据PVA大分子主链键能理论的计算值相比，目前商品PVA纤维的最高强度仅为理论强度的10％，最高模量为理论极限值的30％[3]。因此，寻找方法开发研究高强高模PVA纤维是可行的。 纤维断裂的微观机理，一般有分子链滑移和分子链断裂两种说法，其共同点是假设纤维中的分子链是沿纤维轴平行取向排列，应力在纤维横截面上均匀分布的。所以，纤维的强度主要取决于纤维截面上大分子链数目、化学键能和链伸展的均匀性。因此高分子量、分子链高度伸直取向和充分结晶，成为制造高强高模纤维的三个基本理论条件[4，5]。 2.1 高强高模PVA纤维制造方法 纺丝是制造高强高模量PVA纤维的关键，因为只有结构均匀、分子间和分子内缠结少、低结晶或不结晶的初生纤维，才有好的可拉伸性，从而进行高倍拉伸，使大分子充分取向和结晶，才可制成高强高模量纤维。高强高模PVA纤维的成型[1，4，6，7]，一般可采用湿法加硼纺丝、凝胶纺丝、直接醇解纺丝、相分离纺丝、交联纺丝等工艺技术。 - 1 -
目前，工程上用纤维主要包括无机纤维、有机纤维和金属纤维三类。国内外实际工程应用中已经使用的纤维增强水泥基复合材料所用纤维主要品种有钢纤维、碳纤维、玻璃纤维、尼龙纤维、聚乙烯纤维（PE）、高模量聚乙烯醇纤维（PV A）、聚丙烯腈（PAN）和聚丙烯纤维（PP）等等。 表1 常用纤维参数比较 纤维种类相对密度抗拉强度 （MPa）弹性模量 （GPa） 直径 （μm） 极限延伸率 （%） 低碳钢纤维7.8 400-1500 200 300~800 3.5-4.0 不锈钢纤维7.8 2100 154-168 300~800 3.0 抗碱玻璃纤维 2.7 1400-2800 70-90 8 2-3.5 聚丙烯单丝 （PP） 0.91 400-650 5-8 43 18 尼龙纤维 1.16 900-960 4-6 30 18-20 聚乙烯单丝 （PE） 0.96 2850 73.9 35 10 聚乙烯醇纤维 （PV A） 1.2 1600-2500 40-80 39 6 碳纤维 1.76 2450-3150 205 7-8 1 钢纤维由于制作工艺的局限，直径相对较大，限制了其使用。玻璃纤维没有足够的耐碱性，只能在低碱水泥中应用。聚丙烯纤维和尼龙纤维弹性模量太低，对提高抗弯强度作用有限，有时甚至有副作用（有研究表明，当纤维掺量低于1.0%时，纤维混凝土平均抗弯强度下降了20%左右）。碳纤维虽然弹性模量较高，但极限拉应变小，且比较脆，不能受弯。PE 纤维各项性能都很优良，但是其价格相当昂贵，限制了它的工程应用。因此，近些年来，价格低廉、强度较高的PV A 纤维被广泛应用于纤维增强水泥基复合材料中。 作为一种新型纤维，PV A纤维有以下几个优点： 1.机械性能好、抗拉强度（一般为1600-2500MPa）、弹模高，可提高基材的韧性和抗冲击 强度； 2.耐酸碱性能好，与波特兰水泥有良好的相容性； 3.亲水性好，能均匀地分散在水泥基材中； 4.高强度PV A 纤维与水泥基材之间具有良好的界面键合力，因为PV A纤维的非环形和不 规则截面有利于增加纤维与水泥基材的成键面；PV A分子结构是-（CH2-CHOH-）n，其中的-C-OH 基团可与水泥水化物中-OH基团形成牢固的基键； 5.直径适中，可达39μm。 钢纤维增强水泥基复合材料 钢纤维是发展最早的一种增强用水泥基复合材料纤维。早在1910年美国Porter就提出把钢纤维均匀地撒入混凝土中，以强化材料的设想，随后俄国学者伏·波·涅克拉索夫首先提出了钢纤维增强混凝土的概念。1963 年美国Romuldi 等发表了一系列研究成果，从理论上阐述了钢纤维对水泥基复合材料的增强机理。我国对钢纤维的应用研究相对于其它几种纤维也比较早。赵国藩等人出版的《钢纤维混凝土结构》中，对组成材料与工艺特性、基本性能、结构强度计算、抗剪承载力计算、复杂应力下钢纤维混凝土的性能和计算、正常使用极限状态验算方法以及其应用施工等内容都作了较完整的说明。目前，钢纤维水泥基复合材料因其具有高抗拉强度和弹性模量而得到广泛应用，但其价格较贵、比重大且在基体中不易于分散。碳纤维增强水泥基复合材料 碳纤维是20世纪60年代开发研制的一种高性能纤维，具有超高的抗拉强度和弹性模量、化
——蜘蛛丝 作者：凌正 摘要：蜘蛛丝是一种天然动物蛋白纤维,含有(GPGXX)n/(GPGQQ)n、An/(GA)n、(GGX)n等多种重复多肽序列,具有多样的分子结构、机械性能与生物生态学功能,同时还具有强度高、弹性好、初始模量大、断裂能大、可生物降解、生物相容性好、保湿性好、轻盈等其它合成高性能纤维所无法比拟的优良机械性能及特性。为此,本研究对蜘蛛丝的组成、结构、机械性能、纺丝机理、应用前景进行了概述，并且通过对蜘蛛丝的氨基酸组成及其丝纤维的表面形态结构和蜘蛛丝的分子构象与聚集态结构的分析研究，探索蜘蛛丝的组成与结构对其性能的影响，对于开发新型纤维材料具有重要启迪意义。 关键词：高强、高模、天然纤维、蜘蛛丝、结构、机械性能、应用前景。
正文： 前言 蜘蛛因具有许多天然纤维甚至高性能合成纤维无法比拟的优异力学性能，而成了国内外许多研究机构和学者关注的焦点，近年来，国外的学者在研究蜘蛛丝结构和性能的同时，借助于日益发展的生物技术，采用基因移植的方法研制了人工合成蜘蛛丝蛋白，并采用化学纤维纺丝的方法将其制成类蜘蛛丝，但由于性能上的缺陷、加工过程复杂、成本高等因素，仿蜘蛛丝尚未实现工业化生产。从材料科学的角度来看，纤维的性能取决于其大分子链结构和聚集态结构，探明纤维性能形成机理的根本在于：掌握其结构和性能间的本构关系。因此，要使蜘蛛丝的力学性能在人造生体高分子纤维上得到表达，研究其性能的结构机理和形成这种结构的方法原理是至关要的。本文以广泛分布于我国各地的大腹圆蛛为研究对象，在研究分析其三种主要的丝纤维——牵引丝、蛛网框丝、包卵丝的力学性能、色泽、密度与吸湿性以及热学性能的基础上，从以下几方面探索了蜘蛛丝优异力学性能的形成机理。研究了蜘蛛丝力学性能的分子基础分析大腹圆蛛丝纤维的氨基酸组成特征，并通过与其他种类蜘蛛丝及蚕丝丝素纤维的比较，研究蜘蛛丝的氨基酸组成对其分子结构和分子排列的影响。采用激光拉曼光谱和红外光谱技术，分析了不同功能蜘蛛丝的分子构象，探索了蜘蛛丝的氨基酸组成及分子结构和其力学性能间的关系。蜘蛛丝优异力学性能的结构机理及其模化摘要研究了蜘蛛丝力学性能与微观结构的关系采用x射线衍射技研究和分析了蜘蛛丝的结晶结构及其取向。通过对蜘蛛丝的物理、化学处利用扫描电镜观察和分析了蜘蛛丝的微观结构特征，发现了蜘蛛丝具有皮术理芯层结构和原纤化构造。分析了结晶度不足10%的蜘蛛丝具有高强度和高伸长的原因，研究了皮芯层结构对蜘蛛丝力学性能的影响以及不同功能蜘蛛丝应力一应变行为差异的形成原因。研究了成丝条件与蜘蛛丝分子结构及性能的关系在分析蜘蛛丝生物纺丝机制的基础上，研究了成丝过程中蜘蛛丝蛋白分子构象的变化规律，探索了成丝条件对蜘蛛丝分子结构的影响以及蜘蛛随着生存环境和成丝方式的不同对丝纤维性能的自动调控能力，并进一步分析了分子结构和蜘蛛丝力学性能间的关系。研究了皮芯层的比例和性能特征对蜘蛛丝纤维拉伸断裂模式的作用，并建立了理论方程。
2011年第7期广东化工 第38卷总第219期https://www.doczj.com/doc/eb16815168.html, · 293 · 聚丙烯腈基碳纤维及其增强复合材料 柴晓燕，朱才镇，刘剑洪 (深圳大学化学与化工学院，广东深圳 518060) [摘要]聚丙烯腈(PAN)基碳纤维作为一种高比强度和高比模量的增强型与功能型高性能纤维材料，在航空航天、国防军工及文体用品等方面都有广泛的应用。文章主要介绍了聚丙烯腈基碳纤维的制备、结构与性能及其在复合材料中的应用。 [关键词]碳纤维；增强；复合材料 [中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2011)07-0293-03 PAN-based Carbon Fibers And Reinforce Composite Materials Chai Xiaoyan, Zhu Caizhen, Liu Jianhong (College of Chemistry and Chemical Engineering, ShenZhen University, Shenzhen 518060, China) Abstract: Polyacrylonitrile carbon fibers were widely used in many fields, such as aerospace, strategical missile, sports and leisure industries, because of which are the most crucial and imperative part of the reinforce of the composition. The paper mainly introduces the production, structure and property of PAN-based carbon fiber, and the applications in the composite materials. Keywords: carbon fibers；reinforce；composite material 碳纤维是由有机纤维经过一系列的热处理转化而成的含碳量在90 %以上的脆性材料，是一种纤维状的碳材料。作为一种新型材料，碳纤维具有低密度、高比强度、高比模量、耐高温和低温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热、热膨胀系数小等一系列的优异性能,结构独特，集众多优异性能于一身，它既可以作为结构材料的增强基承载负荷，又可作为功能材料[1]。由于碳纤维的强度比钢大,相对密度比铝还轻，并且具有上述电学、热学和力学性能，在现代科学技术、现代工业和现代国防的发展中起着重要作用。随着碳纤维产量的提高，碳纤维市场的扩大，价格不断降低，民用应用领域不断扩大。目前碳纤维已经渗透到高尔夫球杆、网球拍、滑雪板、钓鱼竿、游艇、赛艇、汽车构件、火车零件、石油、化工等多个领域，被誉为21世纪最有生命力的新型材料[2]。 碳纤维起源于19世纪60年代，而工业化则起步于20世纪50~60年代，是应宇航工业对耐烧蚀和轻质高强材料的迫切需求而发展起来的。l9世纪末，爱迪生首先用碳丝制作了白炽灯的灯丝，1959年，日本大阪工业试验所的近藤昭男发明了利用聚丙烯腈(PAN)纤维制造碳纤维的新方法，这一工艺很快受到重视，并实现了通用型PAN基碳纤维的工业化生产。而英国在此基础上开发了高性能的PAN基碳纤维的生产技术，处于了领先地位。20世纪70年代后，由于美国航天工业的高速发展，极大地促进了聚丙烯腈基碳纤维的发展[2]。 目前工业生产中主要采用聚丙烯腈(PAN)纤维、沥青纤维和粘胶纤维为原丝来生产碳纤维[3]。其中粘胶基和沥青基碳纤维用途较单一，产量也较为有限，而聚丙烯腈基碳纤维生产工艺简单，产品力学及高温性能优异，具有良好的结构和功能特性，因而发展较快，成为高性能碳纤维发展和应用的最主要和占绝对地位的品种，主要用于高性能结构及功能复合材料，在航天,航空、兵器、船舶等国防领域具有不可替代的作用。 1 PAN基碳纤维 1.1 PAN基碳纤维的制备工艺 PAN基碳纤维的制备包括PAN原丝的纺丝、预氧化和碳化三大工艺过程。优质的PAN原丝是制造高性能碳纤维的首要条件。原丝纺丝工艺有湿法、干法、干湿法和熔融法等[3-5]，其中干湿法和熔融法是新的发展趋势，而湿法工艺则相对较为成熟。湿法成形的纤维纤度变化小、残留溶剂少，而且容易控制原丝质量，因而湿法纺丝仍是目前广泛应用的纺丝工艺。PAN基碳纤维的制备工艺流程如图1所示。 PAN原丝的预氧化，又称热稳定化，一般在180~300 ℃的空气气氛中进行。因为当温度低于180 ℃时反应速度很慢，耗时太长，生产效率过低；然而，当温度高于300 ℃时将发生剧烈的集中放热反应，导致纤维熔融断丝。在预氧化过程中要对纤维施加适当牵伸以抑制收缩、维持大分子链对纤维轴向的取向。预氧化的目的是使热塑性PAN线形大分子链转化为非塑性的耐热梯形结构，从而使纤维在碳化高温下不熔不燃，继续保持纤维形态[7-9]。预氧化方法包括恒温预氧化、连续升温预氧化和梯度升温预氧化。其中，前两种预氧化方法效率较低，目前主要用于实验室研究，而梯度升温预氧化则是当前工业化生产所普遍采用的。预氧化温度及其分布梯度、预氧化时间、张力牵伸等是影响预氧化过程的主要工艺参数。恰当的预氧化工艺可以在较短的时间内使纤维得到稳定化，为后期碳化提供均质的预氧丝；而不恰当的预氧化工艺则会造成原丝热稳定化的过度或不足，在高温碳化过程中纤维可能发生熔断或形成较多结构缺陷，严重影响最终碳纤维的性能。预氧化过程在整个碳纤维制备流程中耗时最长，预氧化时间一般为60~120 min，碳化时间为几分钟到十几分钟，而石墨化时间则以秒计算。可见，预氧化过程是决定碳纤维生产效率的主要环节。 碳化过程一般包括低温碳化和高温碳化两个阶段，低温碳化的温度一般为300~1000 ℃，高温碳化的温度为1100~1600 ℃。碳化时需要采用高纯度氮气作为保护气体。在碳化过程中，较小的梯形结构单元进一步进行缩聚，且伴随热解，向乱层石墨结构转化的同时，释放出许多小分子副产物。非碳元素O、N、H 逐步被脱除，C元素逐步富集，最终生成含碳量在90 %以上的碳纤维。 图1 PAN基碳纤维的制备工艺流程[6] Fig.1 The production of PAN-based carbon fiber 1.2 聚丙烯腈基碳纤维的结构 丙烯腈(AN)在一定的聚合条件下双键被打开，生成大分子链，同时放出反应热。氰基中的氮原子电负性大于碳原子，使氰基中的碳原子与氮原子间的电子云偏向氮原子，氮原子呈负电性，碳原子呈正电性。与氰基相连的主链上的碳原子与氰基中碳原子之间的电子云由于诱导作用的影响，偏向氰基碳原子，所以形成了很强的偶极矩。同一条聚丙烯腈大分子链上的氰基极性相同，互相排斥，呈现出僵硬的刚性，按照一定角度排列形成了对称的圆棒体，如图2所示。圆棒体的直径约为0.6 nm，长度约为10~100 nm。几根至几十根圆棒平行排列形成了有序的结晶区，而杂乱堆砌的大分子链则形成非晶区，即无定形区如图3所示。 聚丙烯腈原丝的预氧化过程从无定形区开始，逐渐发展到结晶区。纤维在预氧化初期是半融状态，丝束结构消失后呈块状的堆垛结构；预氧化中期，块状堆垛结构由束状向片状发散排列结构转变，并且在预氧化的后期趋于稳定。碳纤维是由片状石墨微晶沿纤维轴向方向堆砌而成的所谓“乱层”结构，通常也把碳纤维的结构看成由两维有序的结晶和孔洞组成，其中孔洞的含量、 [收稿日期] 2011-06-10 [作者简介] 柴晓燕(1985-)，女，浙江人，硕士，助教，主要研究方向为碳纤维的结构与性能。