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其他新型耐高温纤维

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-03-20   浏览次数:124  分享到: 分享到腾讯微博

耐高温纤维通常是指可在180℃以上长期使用或在更高温度下仍能在一定时间内保持有用的物理性能的纤维。热对纤维性能的影响有两点:一是高温下纤维的拉伸性能;二是经一定时间的高温作用后,室温下纤维的拉伸性能。前者指纤维承受高温作用的能力,后者则常用作抵抗热降解的分级标准。纤维由于热作用而发生的降解通常是温度、时间、相对湿度和空气循环作用的函数。由于许多热降解与氧有关,和纤维接触的氧气量越多,降解速度也越快,因此极限氧指数是很重要的衡量纤维耐热性能的指标。

随着合成及纺丝技术的进步,耐高温纤维品种向着更高性能或更高性价比方向发展,新型的耐高温纤维不断被研究开发出来。

(1)聚对亚苯基苯并双恶唑纤维(PBO)PBO属于溶致性液晶高分子聚合物,由4,6-二氨基-1,3-间苯二酚盐酸盐与对苯二甲酸在多磷酸溶剂中缩聚反应制得,或与对苯二甲酰氯在甲磺酸溶剂和五氧化二磷中反应制得,PBO纤维通过液晶纺丝制备。

由液晶纺丝所得的PBO纤维最显著的特征是大分子链、微晶和微纤均沿纤维轴向呈现几乎完全取向排列,形成高取向(取向系数高达0,99)的有序结构,因此PBO纤维具有超出一般有机纤维的超级性能,如耐热性和力学性能等。

PBO纤维的极限氧指数(LOI值)为68%,为有机纤维中的最高。其耐热性极佳,热分解温度高达650℃,是目前有机纤维中耐热性能最高的纤维材料,其耐热工作温度比对位芳纶高100℃左右。高强、高模型PBO纤维在300℃热空气中处理lOOh后,强度保持率分别约为48%和42%;在500℃热空气中仍能保持40%;

高模型PBO纤维在400℃下,模量保持率为75%。

PBO纤维的热尺寸稳定性与其他具有伸展限定敛结构的高性能纤维一样具有负的热膨胀系数,它在300℃热空气中无张力处理30min,收缩率为0.1%左右,是芳纶的五分之一。

PBO纤维除具备优异的耐热性能以外,同时具有出色的力学性能,它的拉伸强度高达5.8GPa,拉伸模量达280GPa,因此,PBO纤维被喻为21世纪的超级纤维,几乎可以替代目前有机高性能纤维所有的应用领域。

但是,PBO纤维有一个致命的缺点,即其耐光性较差,暴露于紫外光至可见光区会引起纤维的性能下降,一般在室外慎用或需用涂层保护。

(2)聚对亚苯基苯并双噻唑纤维(PBT)聚对亚苯基苯并裂噻唑纤维是一种具有高强、高模的耐热氧化性新型高分子材料,它的成纤高聚体属于溶致型液晶,采用对苯二硫脲法或对苯二甲酸法反应制得,并溶解于多磷酸溶液中,纤维采用干喷湿纺法纺制。

PBT纤维具有极好的热稳定性,在空气中热分解温度为585℃,在氮气中热分解温度为693℃,在空气中热老化200h后,质量保持率为98%,在372℃下经200h热老化后,质量保持率为53%。

PBT纤维能耐苛刻的环境条件,绝大部分他学药品对其性能不产生影响,但不耐强酸。

在力学性能方面,PBT纤维与PBO纤维相仿,它的抗张强度、抗张模量和断裂伸长率分别为4.2GPa、365GPa和1.1%。

因此,PBT纤维极适宜制备耐热性防护薄板、防切割、防弹、耐高温和耐火焰的防护服等。

(3)聚砜基酰胺纤维(PSA)聚砜基酰胺纤维是耐热性优异的新型耐高温纤维,由对苯二甲酰氯和4,4`-二氨基二苯砜及3,3`-二氨基二苯砜为主要原料聚合制成成纤聚合物后,溶解于二甲基乙酰胺中,然后经湿纺工艺和干纺工艺加工而成。它的成纤高聚物是由酰胺基和砜基相互连接对位苯基和间位苯基所构成的线型大分子,由于大分子主链上存在强吸电子的砜基基团,通过苯环的双键共轭,使其具有优异的耐热特性。

PSA纤维的力学性能与间位芳纶(PMIA)相近,而其耐热性、热稳定性、阻燃性等方面优于PMIA纤维。此外,它还具有自润滑性、耐磨性、抗冲击性、电绝缘性等。

根据PSA纤维的特性,可适用于耐高温防护用品、高温滤材、电绝缘材料、代石棉制品和蜂窝结构材料等。

(4)聚醚醚酮纤维(PEEK)聚醚醚酮纤维作为一种半结晶高分子材料,具有高耐热等级(UL温度指数高达250℃),可在200—260℃长期使用,问世后曾一度被称为超耐热高分子材料。PEEK是由4,4`二氟苯酮和对苯酚碱金属盐反应得到的聚合体经熔融纺丝制得。其分子结构中含有芳香环和柔性的醚键,使得纤维具有超高的热稳定性和化学稳定性。PEEK纤维的熔点为334℃,玻璃化温度为143℃,在200℃下24h的强度保持率为1OO%,极限氧指数为33%,在火焰中放出的毒气极低。PEEK纤维几乎能耐除浓硫酸外的其他大部分化学试剂,此外PEEK纤维还具有很低的收缩率和良好的电绝缘性。

 

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