高性能纖維
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高性能纖維(High Performance Fibre/High Performance Fiber)
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什麼是高性能纖維[1]
高性能纖維是指具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、難燃燒、化學穩定性突出的纖維。
高性能纖維的特點是特性突出，而用途比較專一，市場小，產量低，價格高。[2]
高性能纖維一般具有比普通纖維高很多的強度和模量、有優異的耐高溫性能、難燃性及突出的化學穩定性，是第三代合成纖維。高性能纖維屬特殊用途纖維、產量不大，但在國民經濟和國防工業中占重要地位。[3]
高性能纖維的種類[4]
一、芳香聚酰胺纖維
芳香聚酰胺纖維是耐高溫合成纖維，耐高溫纖維一般是指可在200℃以上高溫條件下連續使用幾千小時以上，或者是可在400℃以上高溫條件下短時間使用的合成纖維。目前耐高溫纖維很多，最有代表性的是芳綸1313、芳綸1414、芳綸14。耐高溫纖維一般還具有其它特殊性能，如耐化學腐蝕性、耐輻射性、阻燃性、高強力等。耐高溫纖維廣泛應用於航空、無線電技術、火箭技術、宇宙航行等技術領域。
1.芳綸1313(耐高溫纖維，商品名為Nomex)
(1)力學性質：強度較高，在通常的條件下，強度在48.4cN/tex左右，斷裂伸長率在17％左右。
(2)纖維密度：密度較棉纖維小，其值為1.389/cm3。
(3)熱學性質：芳綸1313纖維具有良好的耐熱性、耐腐蝕性和阻燃性。在260℃的高溫下連續使用l000h，其強度仍能保持原強度的60％～70％。阻燃性好，在350～370℃時分解出少量氣體，不易燃燒，離開火焰自動熄滅，在300℃下使用一周仍保持原強度的50％以上。
(4)化學穩定性：耐化學藥品性能強，長期受硝酸、鹽酸和硫酸作用，強度下降很少。具有較強的耐輻射性能，耐老化性好。
(5)主要用途及使用性能：由於該纖維性能優良，其產品主要用於航空飛行服、宇宙航行服、原子能工業的防護服以及絕緣服、消防服裝等；它也用於製作防火簾、阻燃手套、高溫下的化工過濾布和氣體濾袋、高溫運輸帶、機電高溫絕緣材料以及民航機中的裝飾織物等。
2.芳綸1414(高強耐高溫纖維，商品名為Kevlar)
(1)力學性質：芳綸1414是目前使用的纖維中強度最高的纖維，其強度在193.6cN/tex左右，斷裂伸長為4％，強度為鋼絲的5～6倍，而重量僅為鋼線的1/5。初始模量遠遠高於其它品
種的強力纖維，初始模量為4400cN/tex左右，為聚酰胺纖維的11倍，為滌綸纖維的4倍。
(2)纖維密度：密度在1.43～1.449/cm3。對橡膠有良好的黏附性。
(3)熱學性質：芳綸1414比芳綸1313的耐熱性更高，到500℃才分解。纖維的熱穩定性遠高於其它纖維，在150℃下的收縮率為0。在較高的溫度下仍能保持很高的強度，熔點為600℃，最高使用溫度為232℃。
(4)主要用途及使用性能：Kevlar的耐高溫性和耐化學腐蝕能力較強，主要用於高速行駛或超重載汽車和飛機的輪胎帘子線。由於其強度高、密度小，因此用它製作的輪胎重量可以大大減輕，輪胎胎層薄，熱量容易散髮，輪胎使用壽命相應可以延長。
3.芳綸14(高強纖維)
(1)力學性質：芳綸14的強度很高，在110cN/tex左右；特別是模量很高，一般在7090～9700cN/tex，
(2)纖維密度：密度與芳綸1414相接近，其值為1.469/cm3。
(3)熱學性質：芳綸14的耐熱性很好，其分解溫度為500C左右。
(4)主要用途及使用性能：它是為航空工業和宇宙航行等特種用途而研究、製造的高性能纖維，目前主要用於製造宇宙飛船、火箭和飛機等結構材料的增強塑料或層壓製品的組成物，應用前景十分廣闊。
二、聚苯並咪唑纖維
聚苯並咪唑(PBI)纖維是一種不燃的有機纖維，其耐高溫性能比芳綸更優越。它有很好的絕緣性、阻燃性、化學穩定性和熱穩定性。同時PBI纖維的吸濕性比棉纖維更好，能滿足生理舒適要求。PBI纖維織物可作為航天服、消防隊員工作服的優良材料。PBI纖維與芳綸1414混紡製成的防護服裝，耐高溫、耐火焰，在溫度450℃仍不燃燒，不熔化，並保持一定的強力。
三、聚對苯二甲酸丁二酯纖維
聚對苯二甲酸丁二酯纖維(PBT)是20世紀70年代問世的一種新型聚酯纖維，其商品名為“Finecell”。該纖維不僅具有滌綸的耐久性、尺寸穩定性、濕態強力，也具有錦綸的柔軟手感與耐磨性等性能，而且可染性優於滌綸和錦綸。近年來它也在彈力織物中得到廣泛應用。
四、聚對苯二甲酸丙二酯纖維
聚對苯二甲酸丙二酯纖維(PTT)是PBT的同類高聚物，它是20世紀90年代美國Shell Chemical(殼牌化學)公司研製成功的，並取名為“Corterra”。該纖維不僅兼具滌綸、PBT纖維兩者的優點，而且由於“奇碳效應”使其具有良好的回彈性和蓬鬆性，耐磨性接近於聚酰纖維。
五、其它高性能纖維
如超高分子量聚乙烯纖維、聚苯硫醚纖維、含氟纖維和碳纖維等。
