高性能纤维
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高性能纤维(High Performance Fibre/High Performance Fiber)
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什么是高性能纤维[1]
高性能纤维是指具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、难燃烧、化学稳定性突出的纤维。
高性能纤维的特点是特性突出，而用途比较专一，市场小，产量低，价格高。[2]
高性能纤维一般具有比普通纤维高很多的强度和模量、有优异的耐高温性能、难燃性及突出的化学稳定性，是第三代合成纤维。高性能纤维属特殊用途纤维、产量不大，但在国民经济和国防工业中占重要地位。[3]
高性能纤维的种类[4]
一、芳香聚酰胺纤维
芳香聚酰胺纤维是耐高温合成纤维，耐高温纤维一般是指可在200℃以上高温条件下连续使用几千小时以上，或者是可在400℃以上高温条件下短时间使用的合成纤维。目前耐高温纤维很多，最有代表性的是芳纶1313、芳纶1414、芳纶14。耐高温纤维一般还具有其它特殊性能，如耐化学腐蚀性、耐辐射性、阻燃性、高强力等。耐高温纤维广泛应用于航空、无线电技术、火箭技术、宇宙航行等技术领域。
1.芳纶1313(耐高温纤维，商品名为Nomex)
(1)力学性质：强度较高，在通常的条件下，强度在48.4cN/tex左右，断裂伸长率在17％左右。
(2)纤维密度：密度较棉纤维小，其值为1.389/cm3。
(3)热学性质：芳纶1313纤维具有良好的耐热性、耐腐蚀性和阻燃性。在260℃的高温下连续使用l000h，其强度仍能保持原强度的60％～70％。阻燃性好，在350～370℃时分解出少量气体，不易燃烧，离开火焰自动熄灭，在300℃下使用一周仍保持原强度的50％以上。
(4)化学稳定性：耐化学药品性能强，长期受硝酸、盐酸和硫酸作用，强度下降很少。具有较强的耐辐射性能，耐老化性好。
(5)主要用途及使用性能：由于该纤维性能优良，其产品主要用于航空飞行服、宇宙航行服、原子能工业的防护服以及绝缘服、消防服装等；它也用于制作防火帘、阻燃手套、高温下的化工过滤布和气体滤袋、高温运输带、机电高温绝缘材料以及民航机中的装饰织物等。
2.芳纶1414(高强耐高温纤维，商品名为Kevlar)
(1)力学性质：芳纶1414是目前使用的纤维中强度最高的纤维，其强度在193.6cN/tex左右，断裂伸长为4％，强度为钢丝的5～6倍，而重量仅为钢线的1/5。初始模量远远高于其它品
种的强力纤维，初始模量为4400cN/tex左右，为聚酰胺纤维的11倍，为涤纶纤维的4倍。
(2)纤维密度：密度在1.43～1.449/cm3。对橡胶有良好的黏附性。
(3)热学性质：芳纶1414比芳纶1313的耐热性更高，到500℃才分解。纤维的热稳定性远高于其它纤维，在150℃下的收缩率为0。在较高的温度下仍能保持很高的强度，熔点为600℃，最高使用温度为232℃。
(4)主要用途及使用性能：Kevlar的耐高温性和耐化学腐蚀能力较强，主要用于高速行驶或超重载汽车和飞机的轮胎帘子线。由于其强度高、密度小，因此用它制作的轮胎重量可以大大减轻，轮胎胎层薄，热量容易散发，轮胎使用寿命相应可以延长。
3.芳纶14(高强纤维)
(1)力学性质：芳纶14的强度很高，在110cN/tex左右；特别是模量很高，一般在7090～9700cN/tex，
(2)纤维密度：密度与芳纶1414相接近，其值为1.469/cm3。
(3)热学性质：芳纶14的耐热性很好，其分解温度为500C左右。
(4)主要用途及使用性能：它是为航空工业和宇宙航行等特种用途而研究、制造的高性能纤维，目前主要用于制造宇宙飞船、火箭和飞机等结构材料的增强塑料或层压制品的组成物，应用前景十分广阔。
二、聚苯并咪唑纤维
聚苯并咪唑(PBI)纤维是一种不燃的有机纤维，其耐高温性能比芳纶更优越。它有很好的绝缘性、阻燃性、化学稳定性和热稳定性。同时PBI纤维的吸湿性比棉纤维更好，能满足生理舒适要求。PBI纤维织物可作为航天服、消防队员工作服的优良材料。PBI纤维与芳纶1414混纺制成的防护服装，耐高温、耐火焰，在温度450℃仍不燃烧，不熔化，并保持一定的强力。
三、聚对苯二甲酸丁二酯纤维
聚对苯二甲酸丁二酯纤维(PBT)是20世纪70年代问世的一种新型聚酯纤维，其商品名为“Finecell”。该纤维不仅具有涤纶的耐久性、尺寸稳定性、湿态强力，也具有锦纶的柔软手感与耐磨性等性能，而且可染性优于涤纶和锦纶。近年来它也在弹力织物中得到广泛应用。
四、聚对苯二甲酸丙二酯纤维
聚对苯二甲酸丙二酯纤维(PTT)是PBT的同类高聚物，它是20世纪90年代美国Shell Chemical(壳牌化学)公司研制成功的，并取名为“Corterra”。该纤维不仅兼具涤纶、PBT纤维两者的优点，而且由于“奇碳效应”使其具有良好的回弹性和蓬松性，耐磨性接近于聚酰纤维。
五、其它高性能纤维
如超高分子量聚乙烯纤维、聚苯硫醚纤维、含氟纤维和碳纤维等。
