中石油知识:各具特色的特种纤维

具有特殊的物理和化学结构,或具有特殊功能和用途的化学纤维,称之为特种纤维。特种纤维按性能可分为耐腐蚀、耐高温、阻燃、高强度、功能纤维和弹性体纤维等。

连王水都不怕的耐腐蚀纤维

耐腐蚀纤维即含氟纤维,在聚合物结构中含有氟原子的特种纤维。目前工业化生产的主要是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯纤维等。聚四氟乙烯纤维是含氟纤维中最主要的品种,1954年它首先由美国工业化生产。聚四氟乙烯纤维耐腐蚀性是现有合成纤维中最高的,连能溶解黄金的王不也对它毫无作用。它适用作各种耐腐蚀气体、液体的滤材和密封材料。它在高氧尝试下难燃,所以使用温度范围极宽。它的耐气候性好,在户外放置15年也不会出现老化现象,适用作宇航服等。该纤维的电导率和热导率低,是高温高湿下良好的电绝缘和绝热材料。此外,它的耐脆性和耐弯曲磨耗性在合成纤维中也最好。但由于到目前为止仍无理想的溶剂适用于它,因此不适宜作纺织材料。

耐高温纤维——芳纶-1313

耐高温纤维是在高温下不软化,仍能保持一般力学性质的特种纤维,又称耐热纤维。耐高温寿命最长的是聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(芳纶-1313)。它是最早工业化的(1967年)耐高温纤维,其熔点400℃,在260℃加热1000小时后,其强度保持率为65%,它的绝缘性、耐辐射性和耐化学腐蚀性都很好。耐辐射性最好的耐高温纤维是聚酰亚胺纤维,它可在250℃下长期使用,经伽马射线或高速中子流作用后,仍可保持其物理、机械和电气性能,可用作航天和核动力站所需的各种织物及层压制品、降落伞和电气绝缘材料等。

可做头盔、装甲兵器壳体的超高相对分子质量聚乙烯纤维

在通常情况下,聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、脂肪族聚酰胺和聚酯等柔性成纤高聚物,在熔融或溶液纺丝成形及后处理过程中,大分子多呈折叠结构,只能做成满足一般要求的化学纤维。如果用特殊的纺丝和拉伸工艺使折叠的大分子伸直并结晶化,就有可能制得强度和模量较高的纤维。1975年荷兰试制出具有优异抗张性能的超高相对分子质量聚乙烯纤维,立即引起人们极大重视;1985年,美国对制造技术进行改进,生产出了高强度聚乙烯纤维。目前有关厂家均是以十氢萘、石脑油、煤油等碳氢化合物为溶剂,将高强度聚乙烯纤维调制成半稀溶液,通过喷丝孔挤出后骤冷成冻胶原丝,经萃取、干燥和热拉伸而制成高强度聚乙烯纤维的。超高相对分子质量聚乙烯纤维的抗张性能优异,适合制作各种绳、索、缆等。海洋作业中,传统使用的钢丝经海水长期浸泡容易生锈,而且自重断裂长度短,而超高相对分子质量聚乙烯纤维的自重断裂长度为336千米,是钢丝的9倍。它的密度为0.97克/立方厘米,在水中漂浮,使用长度可不受限制,作为海洋用纤维材料非常有意义。超高相对分子质量聚乙烯纤维有良好的耐疲劳性、耐磨损性以及较高的强度,可织成50~500克/平方米的各种织物或非织造布,这些纤维可以用于制作防弹衣、帆布、防水服装或过滤材料等。超高相对分子质量聚乙烯纤维在某些场合是一种比较理想的增强材料,将超高相对分子质量聚乙烯纤维与热塑性树脂结合,压成单层片可制成软质盔甲,或将单层片压成硬质复合材料,可用于雷达防护罩、头盔、装甲兵器壳体等。此纤维与热固性树脂复合,适宜制作盾牌、耐压储罐、船体外壳、滑雪板、滑水板等。

能导光、导电的功能纤维

光导纤维是利用折射率不同的两种透明材料通过特殊复合技术制成的复合纤维,这种纤维具有导光性能。用高纯二氧化硅或高透明度的聚合物(聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯)为芯材,用透明含氟树脂及聚酰胺12等为鞘材制成的光导纤维能使光在芯部沿其界面折射传导,可用作光通信、数据传递、各种光照明和数字显示。导电纤维是化学纤维中混入石墨或金属粉(如铜、镍、银等)导电性添加剂而使纤维获得一定的导电和抗静电性能。混入添加剂的方式有多种,有配置在纤维的中心总的,有以细粉状分散在纤维之中的,有在纤维外面镀金属层的,也有将碘化物之类的金属化合物吸收在纤维之内的。导电纤维的电阻率介于碳纤维和金属纤维之间,所以实际上是半导电纤维,可用作无尘服、带电作业服、抗静电防爆作业服、地毯和工业用材等。这些导电纤维大都带有各种深颜色,若选用白色的金属化合物,则可制得白色纤维,可用作白制服和医院用服等。

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