高性能纤维研究进展

高科技纤维应用领域及在我国的发展现状高科技纤维又称特种纤维，按性能划分有五大类：耐强腐蚀含氟类纤维、耐高温纤维、阻燃纤维、高强高模纤维和功能纤维。

其中，高强高模纤维特别是聚丙烯腈基碳纤维和对位或间位芳酰胺纤维（芳纶）最为重要。

早在20世纪80年代初，以美、日为代表的发达国家对化纤的发展作了重要战略转移，开始把投资重点由传统化纤转向高科技纤维。

21世纪发达国家高科技纤维的发展可望继续加速，一些通用化纤生产线不断转产高科技纤维，新工艺、新技术和新产品将不断涌现。

而我国在这方面的研究开发落后于发达国家约20年。

由于发展高科技纤维有着极其重要的战略意义，专家呼吁我国应重视高科技纤维特别是碳纤维的科技攻关和产业化。

其重要意义并不亚于纳米材料，对提升国民经济的整体素质和改造传统产业有着重要作用。

高科技纤维应用领域广泛高科技纤维是具有高附加值和高收益的产品。

以美国为例，1984年高科技纤维产量占化纤总产量的1.6％，而产值却占12.6％；到1998年，其产量所占比例上升至2.4％，而产值却占化纤总产值的20.4％。

尽管这些高科技纤维的前期开发投入较大，但后期回报也高。

在前些年世界经济低弥时期，高科技纤维却供不应求，成为支撑收益的中坚产品。

高科技纤维也是支撑高科技产业发展的重要基础材料，是运载火箭和导弹、各类航天器、宇宙站、人造卫星、宇航服、喷气式客机和战斗机、船舶、超高速列车、医学和生物工程等的关键材料。

同时，也能满足许多传统产业特别是支柱产业更新换代的需要。

例如，环保节能型新一代汽车，其高速飞轮转子、压缩天然气罐、高速子午胎、发动机耐热传感器、轻量传动轴、弹簧板以至车体，皆采用高性能纤维复合材料。

在新建建材领域，高强高模纤维增强水泥、复合材料型材、混凝土结构物的加固修复用片材、大跨度斜拉桥和悬索桥用代钢索缆绳、拉挤成型代钢筋材料等，都采用高性能纤维。

在电子和信息产业领域，柔性印刷线路板基板、光缆及其补强材料、塑料光纤计算网络、防辐射手机外壳、电磁波屏蔽材料、防尘静电工作服、超净室高效空气滤材，都需要各种高性能纤维和功能纤维。

织物用新型纤维的研究现状及发展趋势一、研究背景和意义随着科技的不断进步，人们对纺织品的需求也在不断提高。

传统的纤维已经不能满足人们的需求，因此新型纤维的研究和开发变得尤为重要。

织物用新型纤维的研究现状及发展趋势，正是针对这一问题而展开的。

首先我们需要了解什么是新型纤维，新型纤维是指在传统纤维的基础上，通过改变其分子结构、形态或加工方式等手段制成的具有特殊性能的纤维。

这些新型纤维具有更好的强度、耐磨性、透气性和抗菌性等特点，可以广泛应用于纺织业。

其次我们需要知道为什么研究新型纤维如此重要，随着全球经济的发展和人口的增长，对纺织品的需求也在不断增加。

而传统的纤维已经不能满足人们的需求，因此需要开发出更加优质、环保和可持续的新型纤维来满足市场需求。

此外新型纤维还可以应用于医疗、航空航天等领域，具有广阔的应用前景。

我们需要了解目前新型纤维的研究现状及发展趋势，目前国内外许多科研机构和企业都在积极开展新型纤维的研究和开发工作。

其中一些具有代表性的新型纤维包括：超细纳米纤维、多功能复合纤维、可生物降解纤维等。

未来随着技术的不断进步和人们对环保意识的提高，新型纤维将会得到更广泛的应用和发展。

1. 纤维材料在纺织品中的应用在纺织品领域，纤维材料的应用可谓是无所不在。

从我们日常生活中穿的衣物、家居用品，到各种工业用途的材料，纤维材料都在起着关键作用。

比如我们的内衣、袜子、床上用品等，都是由纤维材料制成的。

而在工业领域，纤维材料也被广泛应用，如汽车、飞机、建筑等领域都需要使用各种类型的纤维材料。

此外随着科技的发展，新型纤维材料也不断涌现出来。

这些新型纤维材料不仅具有传统纤维材料的优点，还具有一些新的特性和功能。

例如有些新型纤维材料可以防火、防水、防紫外线等，这些特性使得它们在特定的领域得到了广泛的应用。

纤维材料在纺织品中的应用非常广泛，而且随着科技的发展，新型纤维材料的出现也为我们的生活带来了更多的便利和选择。

2. 传统纤维材料的局限性和问题尽管新型纤维材料的研究取得了很大的进展，但我们不能忽视传统纤维材料所面临的局限性和问题。

高性能涤纶的催化性能研究进展涤纶是一种广泛应用于纺织、包装、建筑等领域的合成纤维材料。

以其优异的性能和广泛的应用领域而闻名于世。

然而，随着对环境保护和可持续发展的重视，对涤纶纤维的性能提升和绿色生产要求也越来越高。

因此，研究高性能涤纶的催化性能成为当前研究的热点之一。

首先，了解涤纶的基本性质对于研究和改善其催化性能至关重要。

涤纶是通过聚酯化学反应合成得到的合成纤维，其主要成分是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。

PET是通过对苯二甲酸酯和乙二醇在催化剂存在下进行酯交换反应得到的。

因此，催化剂的选择和优化对于涤纶的催化性能至关重要。

在涤纶纤维的生产中，催化剂主要用于促进酯交换反应和聚合反应的进行。

催化剂可以提高聚合反应的速度和选择性，降低酯交换反应的温度和压力。

目前常用的催化剂有金属催化剂、盐酸和碱催化剂等。

其中，金属催化剂如锌、钛、铜等被广泛应用于涤纶的生产中。

这些金属催化剂具有良好的催化活性和选择性，能够有效提高涤纶的质量和性能。

然而，传统的催化剂在涤纶纤维生产过程中存在一些问题，如催化效果不稳定、催化剂残留量高等。

因此，科学家们不断探索新型高性能催化剂的研究。

近年来，纳米催化剂成为研究的热点之一。

纳米催化剂具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点，能够提高催化反应的速率和选择性。

同时，纳米催化剂具有优异的稳定性和再生性能，能够减少催化剂的损耗和对环境的污染。

此外，研究人员还通过改变催化剂的结构和成分来提高涤纶的催化性能。

例如，将金属催化剂与载体材料进行复合，能够提高催化剂的稳定性和活性。

同时，优化催化剂的组合方式和比例，可以提高涤纶纤维的物理性能和化学稳定性。

另外，研究人员还从天然产物中寻找潜在的催化剂，如酶类，这些天然催化剂具有良好的催化活性和选择性，同时具有较小的对环境的污染。

在涤纶的催化性能研究中，除了催化剂的优化和开发，还需要考虑生产过程中的工艺条件和环境因素。

例如，合理调控催化反应的温度、压力和反应时间，能够提高涤纶纤维的结晶度和拉伸性能。

国内外高性能聚乙烯醇纤维技术进展目前，柔性链聚合物所制成的高强度高模量纤维的典型代表为超高相对分子质量聚乙烯（UHMW-PE）纤维、超高相对分子质量聚乙烯醇（UHMW-PVA）纤维。

目前，制得PVA纤维的最高模量为115GPa，但迄今为止商用PVA纤维的最高强度仅为2.5GPa左右。

PVA可以形成分子内和分子间氢键，使其熔点高达245℃，高于PE纤维。

PVA要达到100GPa的高模量，仅需20倍的超拉伸，而PE纤维则需要200-300倍的超拉伸。

作为理想的石棉、玻璃纤维取代品以及在国防军工中的防弹材料的应用，高强高模的PVA纤维的技术发展很快，其经济效益与社会效益正在被不断的发掘之中。

目前，国内外开发高强高模PVA纤维主要从以下三方面进行：制备UHMW-PVA；制备高立构规整度的PVA；利用新型纺丝工艺技术制备高性能的PVA纤维。

高性能PVA纤维的强度在很大程度上依赖于其相对分子质量的大小，聚合度越大，其纤维的强度就越大。

目前，由超导氧化物和PVA混合物制备超导纤维用的PVA纤维材料需要平均聚合度为（3.3-12.1）×10(3-上标)，若小于2.45×103或者大于16×103则不能用于纺丝。

而常规方法由醋酸乙烯（VAC）经自由基聚合方法制得的PVA聚合度不高。

目前，制备PVA的工艺方法主要是采用自由基聚合。

自由基聚合中影响聚合度的因素主要有引发剂的种类及用量、聚合温度、实施方法等。

采用光引发、辐射引发、氧化还原引发体系和偶氮二异庚腈（ADMVN）低温高活性引发剂制备高相对分子质量的PVA中，光引发、辐射引发制得的PVA的平均聚合度最高，一般都能超出10×103，而氧化还原体系和其它低温引发剂引发的产物的平均聚合度在（3-10）×103，但是辐射引发存在不易工业化，投资过大等不利条件；而氧化还原体系是引发剂体系研究最为活跃的领域，达到的平均聚合度也相对较高，工业化也比较容易，但其缺点是易使聚合产物变色，影响到最终产品在市场中的应用。

2021年9期科技创新与应用Technology Innovation and Application研究视界PIPD 纤维的研究现状及发展趋势付兴伟1，2，许伟1，2，范新年1，2，黄治川1，2（1.中蓝晨光化工研究设计院有限公司，四川成都610041；2.高技术有机纤维四川省重点实验室，四川成都610041）聚[2，5-二羟基-1，4-苯撑吡啶并二咪唑]（PIPD ）纤维，是一种新型高性能有机纤维，由荷兰Akzo Nobel 研究所的Sikkema 团队首次开发成功。

PIPD 纤维研发的初衷，是为了改善聚对苯撑苯并二噁唑（PBO ）纤维的轴向压缩性能和粘接性能，PIPD 和PBO 的分子结构如式1所示。

[1-3]然而，随着研究的深入，研究人员发现PIPD 纤维不仅压缩性能和粘接性能优异，而且克服了耐光老化和湿热老化性差等大部分高性能有机纤维的缺陷，具有优异的综合性能，有着良好的发展前景。

[4-7]本文对PIPD 纤维的主要性能与应用和国内外发展现状进行了总结，并对未来发展趋势进行了讨论，希望对PIPD 纤维的研究提供参考。

1PIPD 纤维的性能PBO 纤维被誉为“21世纪的超级纤维”，具有高强、高膜、阻燃和耐热的特点，目前只有日本的东洋纺具备工业化生产能力，商品名为Zylon 。

由式1可知，PIPD 与PBO 在化学结构上有着相似性，都具有无构象流动的刚棒状芳杂环结构；都采用液晶纺丝法制备成高性能有机纤维。

但是，PIPD 的分子链上存在大量的-OH 和-NH-，容易在分子间和分子内形成三围氢键网络结构，赋予了PIPD 纤维优异的界面粘接性能和轴向压缩性能。

PIPD纤维与PBO 纤维的基本性能比较如表1所示。

摘要：聚[2，5-二羟基-1，4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维（PIPD ），是首先由荷兰Akzo Nobel 研究所研制成功的一种高性能有机纤维。

PIPD 纤维具有高强高模、阻燃耐热、耐压缩、耐紫外和粘接性好等优异的综合性能，有着广泛的应用前景。

两种高性能纤维研究进展李艳伟，宁元军，母长明，黄玉东（哈尔滨工业大学化学学院，哈尔滨150001）摘要:简介了聚对苯撑苯并双恶唑（PB O ）纤维和聚二羟基苯撑并吡啶双咪唑（PI PD ）纤维的发展历史、制备方法、性能及应用，着重对PB O 纤维和PI PD 纤维最近几年研究的热点和方向进行了综述。

关键词:聚对苯撑苯并双恶唑纤维；聚二羟基苯撑并吡啶双咪唑纤维；研发；进展中图分类号:TQ342.734；TQ342.733文献标识码:A文章编号:1007-9815（2011）01-0036-08收稿日期:2010-12-17基金项目:国家自然科学基金(51073047)作者简介李艳伟（），女，吉林四平人，博士研究生，研究方向为高性能纤维及复合材料制备，(电话)563(电子信箱)y @y ；通讯作者：黄玉东，教授，(电子信箱)y @。

The Latest Developments on High-performance FibersLI Y an-wei,SONG Y uan-jun,MU Chang-ming,HUANG Y u-dong(The School of Civil and Architectural Engineering,University of Jinan,Jinan250022China)Abstra ct:The history,preparation,properties and applications of PBO fiber and PIPD fiber.Were introduced,and maily focus on the research direction of the PBO fiber and PIPD fiber in recent years.Ke y words:PBO fiber;PIPD fiber;research;developmentVol.36No.1Feb.2011高科技纤维与应用Hi-T ech Fiber &Application第36卷第1期2011年2月随着科学技术的发展与进步，纤维已经不仅仅局限于服装业，高性能纤维开始广泛应用于航空航天、新能源、海洋、生物医学、通讯信息、军工等高科技产业。

■纤•纤纺广角■Cover.Articles项目支持：中国纺织工业联合会科技指导性项目，绳缆专用趨高分子量聚乙烯纤维制备及其在服役条件下的力学性能研究，2015019超高分子量聚乙烯纤维表面改性方法研究进展Research Progress on Surface Modification Methods ofUltra-high Molecular Weight Polyethylene Fiber文/罗峻邓华摘要：针对超高分子量聚乙烯纤维表面无极性基团、化学惰性大、表面粘接性差等缺点，国内科研工作者展开了积极探究。

基于近几年有关超高分子量聚乙烯纤维表面改性方法的文献报道，本文介绍了4种常用飾表面改性方法，包括等离子休改性、化学试剂改性、辐射接枝改性和电荤放电改性。

通过对超高分子量聚乙烯纤维表面改性，进一步拓宽了超高分子量聚乙烯纤维在材料领域的应用。

关键词：超高分子量聚乙烯纤维；改性；粘接性能；力学性能开放科学（资源服务）标识码（OSID）超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维又称为高强高模聚乙烯纤维或者直链聚乙烯纤维.通常是平均分子量在150万以上的线性聚合物，与碳纤维.芳纶纤维合称为三大高性能纤维。

UHMWPE纤维具有高比强度、低密度的 特性.在相同的重量下UHMWPE纤维的强度约为钢材的15倍.相同直径下重量只有钢铁的1/6.同时还具有耐光性.耐久性.耐低温性.耐化学腐蚀性.抗冲击以及生物相容性和介电常数低等优异特性.在国防军工.安全防护、海洋产业.航空航天.功能服装等领域得到广泛运用。

由于UHMWPE纤维分子链为线性结构.分子链上只有碳和氢两种元素.表面基本无极性基团.且分子结构非常紧密.具有高结晶度、高取向度，造成其表面能低.化学惰性大、吸湿性差.不易染色、界面粘接性能差.在很大程度上限制了UHMWPE纤维在材料领域的推广应用。

因此.通过对UHMWPE纤维表面进行改性以改善纤维界面粘接性能.进而改善UHMWPE纤维自身的不足.得到区别于UHMWPE纤维表面的其他性能。

“十二五”时期是我国海洋经济加快调整优化的关键时期,加快海洋资源的开发与利用,需要科技发展作为强有力的支撑,而禁锢海洋科技发展的重要决定因素,就是海洋新材料的研发和应用[1]。

现有材料已不能满足海洋事业发展的需要,高性能新材料具有基础和先导性的意义,船体材料、高耐腐蚀海洋材料以及深海探测材料都面临更新换代的局面。

改进海洋材料,针对海洋设计高性能[2]、耐腐蚀、环保、绿色的新材料以及对新材料的可应用性进行深度的探索已迫在眉睫。

1抗蠕变海洋用高性能纤维的现状1.1高性能纤维高性能纤维,是指对外部的力、热、光、电等物理作用和酸、碱、氧化剂等化学作用具有特殊耐受能力的一种材料。

这类纤维由于具有比普通纤维更高的机械强度和弹性模量,更好的热稳定性、耐酸碱性及耐候性,是20世纪60年代初发展以来,高分子纤维材料领域发展迅速的一类特种纤维。

它被称为继第一代锦纶、涤纶和腈纶及第二代改性纤维(包括差别化纤维)之后的第三代合成纤维[3]。

高性能纤维在船舶、海洋工程、军事领域、航空航天等方面有广阔的应用前景,可带动原材料,及其复合材料产业链的发展,产生巨大的经济效益。

随着对纤维产品性能的要求提高,各种特殊的纺丝方法[4]应用于工业生产,例如凝胶纺丝、乳液纺丝、悬浮纺丝、喷射纺丝、裂膜纺丝、无喷丝头纺丝等。

其中凝胶纺丝被广泛应用在高强高模纤维的生产中。

1.2高性能纤维的种类[5]高性能纤维按化学组成可分为有机和无机高性能纤维两大类。

有机高性能纤维按其大分子刚柔性可分为刚性链聚合物纤维和柔性链聚合物纤维。

其中,刚性链聚合物纤维由芳香族大分子构成,大分子柔软度较差,包括芳纶、聚四氟乙烯等;而柔性链聚合物纤维大分子不包含芳香环,柔性度较好,包括超高分子量聚乙烯纤维、超高分子量聚乙烯醇纤维、超高分子量聚丙烯腈纤维等。

无机高性能纤维一般以矿物质或金属为原料制成。

它同样具有不同的分子构象或结构,如无定形纤维、多晶纤维和单晶纤维等。

主要品种有碳纤维、玻璃纤维、石英玻璃纤维、硼纤维、陶瓷纤维、金属纤维等,此外尚有石棉纤维、矿渣棉、高硅氧纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维等其他无机纤维。

《高取向度碳纤维原丝制备工艺研究进展》篇一一、引言随着科技的不断进步，碳纤维因其优异的力学性能、良好的导电导热性能和化学稳定性，在航空航天、汽车制造、体育器材等领域得到了广泛应用。

高取向度碳纤维作为碳纤维的一种，其制备工艺的研发和优化对提高碳纤维性能及拓宽其应用领域具有重要意义。

本文旨在研究高取向度碳纤维原丝的制备工艺及其进展。

二、高取向度碳纤维概述高取向度碳纤维是一种高性能纤维，其结构中的纤维分子在纤维轴向上的排列整齐、有序度高。

这种特性使得高取向度碳纤维具有较高的抗拉强度、模量和优异的耐热性能。

目前，高取向度碳纤维的制备主要包括原丝制备、预氧化、碳化等过程。

三、高取向度碳纤维原丝制备工艺研究进展（一）原料选择与预处理高取向度碳纤维原丝的制备首先需要选择合适的原料。

目前，常用的原料包括聚丙烯腈（PAN）、粘胶纤维等。

在原料选择后，还需进行预处理，如脱泡、脱水等，以提高原料的纯度和均匀性，为后续的纺丝和预氧化过程奠定基础。

（二）纺丝工艺纺丝工艺是高取向度碳纤维原丝制备的关键步骤。

目前，常用的纺丝方法包括湿法纺丝、干法纺丝和熔融纺丝等。

其中，湿法纺丝技术因其较高的生产效率和较好的纤维质量而得到广泛应用。

在纺丝过程中，需控制纺丝速度、凝固浴温度等参数，以获得具有良好结构和性能的原丝。

（三）预氧化工艺预氧化是原丝向碳纤维转化的关键步骤。

在预氧化过程中，原丝在一定的温度和气氛下进行热处理，使分子链发生重排和交联，提高分子间的相互作用力，使原丝的化学结构发生变化，从而提高其稳定性。

近年来，研究者们通过优化预氧化过程中的温度、时间等参数，进一步提高了预氧化效率和原丝的质量。

（四）其他工艺改进除了上述基本工艺外，研究者们还在探索其他工艺改进措施。

例如，采用新型的催化剂、添加剂等以提高原丝的性能；通过优化纤维的排列和取向，提高高取向度碳纤维的性能等。

这些措施为高取向度碳纤维的制备提供了新的思路和方法。

四、结论高取向度碳纤维的制备工艺研究取得了显著的进展。

F－12高强有机纤维（芳纶纤维）技术产业化进展牛敏（内蒙古航天新材料科技有限公司，内蒙古，010010）摘要本文介绍了F-12高强有机纤维（杂环芳纶）研制与产业化情况，给出了纤维及其织物与蒙皮材料的性能数据以及未来可能应用的领域。

一、研制背景我国在芳纶纤维的研究大约始于上世纪七十年代末八十年代初，主要品种为芳纶Ⅱ纤维，纤维强度约为 3.0GPa，仅为实验室规模，没有中试生产。

我国没有高性能有机纤维，一些领域要求纤维强度大于4.0GPa甚至更高的纤维不得不从国外进口，但由于此种纤维国外限制出口，因此来源一直是困扰我国的大问题。

在这种情况下，1994年中国航天科工集团六院46所开始独立自主进行F-12高强有机纤维的研制。

二、研制历程F-12纤维是在芳纶Ⅱ聚合物结构中引入杂环第三单体所得纤维，属于对位杂环芳纶纤维，与芳纶Ⅱ相比具有更高强度、模量等优异性能。

1994年46所科研人员开展了大规模的调研，认识到要想研制F-12高强有机纤维必须首先解决国内没有的原材料——第三单体，于是从1995年开始以两种途径同时开展第三单体合成研究，攻克单体合成关键技术，研制成功第三单体。

1997年用该单体开始进行纤维用聚合物的研制，1998年完成聚合物的研制。

1999年自行设计制造了实验室纤维研制线，经过几年研究，攻克纺丝及纤维后处理关键技术，2004年，纤维强度达到4.3-4.5GPa。

2007年建立了年产3吨的F-12纤维中试生产线。

2008年解决了单体合成、聚合、纺丝及纤维后处理从实验室小试到中试过程中的技术问题，纤维性能优于小试水平。

至此，46所拥有F-12高强有机纤维从单体合成、聚合、纺丝及纤维后处理等工艺和设备设计、制造自主知识产权。

2010年F-12高强有机纤维获科技部颁发的国家重点新产品证书。

三、产业化进展情况为了进行F-12高强有机纤维产业化建设，46所成立了独资子公司——内蒙古航天新材料科技有限公司，主要进行F-12高强有机纤维产业化及下游产品的应用研究。

纤维对UHPC力学性能的影响研究进展共3篇纤维对UHPC力学性能的影响研究进展1近年来，超高性能混凝土（UHPC）已经成为了混凝土技术的重要研究课题之一。

与传统混凝土相比，UHPC具有更高的强度、更好的耐久性以及更好的耐久性等特点，这使得UHPC成为高性能建筑材料的重要代表。

同时，纤维材料的添加成为了UHPC性质改良的一种重要方式。

纤维的添加能够增强UHPC的韧性和裂缝控制能力，提高UHPC的抗震能力，并调节UHPC的塑性行为。

因此，如何选择合适的纤维材料、确定适宜的纤维含量和纤维长度以及纤维分布是影响UHPC力学性能的关键方面。

一、纤维的分类及影响目前在UHPC中常见的纤维材料有聚丙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维、钢纤维等。

这些纤维的选择将会对UHPC的力学性能产生不同的影响。

1. 聚丙烯纤维聚丙烯纤维是一种非金属纤维，广泛用于UHPC中。

该材料在抗拉强度、抗压强度等方面的提高效果都比较显著。

同时，该材料的控制裂缝能力比较优异，可以弥补UHPC的脆性。

但该材料的抗剪强度较低，且易被热膨胀直接熔化，因此在UHPC中的使用应该控制其含量。

2. 碳纤维碳纤维是一种高性能纤维，它具有抗拉强度高等特点。

同时由于其化学性质稳定，在UHPC中添加碳纤维，可在UHPC中提供较好的增强作用。

但是碳纤维的弹性模量较高，如果纤维含量和长度不合适，有可能产生两种不同的断裂模式，其中一种模式是由单个碳纤维引起的断裂模式，另一种是由合并碳纤维断裂引起的断裂模式。

3. 玻璃纤维玻璃纤维是一种轻质、高强度、耐热的纤维，添加到UHPC中可以显著提高UHPC的抗拉强度、弯曲强度、裂缝控制以及冲击性能。

而且，玻璃纤维尽管被水浸泡也可以较好地保持其强度。

4. 钢纤维钢纤维是一种强度较高的金属，添加到UHPC中可以显著提高UHPC的某些力学性质。

但是，添加过量的钢纤维会破坏UHPC的韧性，使得UHPC失去抗震能力[1]，因此在使用钢纤维是应适当控制其含量。