介紹幾種高性能纖維復合材料
?。?)高性能纖維復合材料之一:碳纖維
碳纖維是含碳量在95%以上的新型高性能纖維,可用來替代銅、鋼鐵等金屬。它是由有機纖維經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。其中聚丙烯腈(PAN)基碳纖維是當今碳纖維發展的主流,占碳纖維市場的90%以上。碳纖維具有輕質高強、高模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導電、傳熱等特性,屬典型的高新技術產品。目前成熟市場有航空航天及國防領域和體育休閑用品;新興市場有增強塑料、壓力容器、建筑加固、風力發電、摩擦材料、鉆井平臺等;待開發市場有汽車、醫療器械、新能源等。
(2)高性能纖維之三:超高分子聚乙烯纖維
超高分子量聚乙烯纖維又稱高強高模聚乙烯纖維,是目前上比強度和比模量高的纖維,其分子量在100 萬-500 萬的聚乙烯所紡出的纖維。是當今三大高科技纖維(碳纖維、芳綸和超高分子量聚乙烯纖維)之一,也是上堅韌的纖維。與碳纖維、芳綸纖維相比較,超高分子量聚乙烯纖維的強度更高,重量更輕,化學穩定性更好。在國防軍需裝備方面,由于耐沖擊性能好,比能量吸收大,它具有輕柔的優點,防彈效果優于芳綸,現已成為占領美國防彈背心市場的主要纖維,另外超高分子量聚乙烯纖維復合材料的比彈擊載荷值是鋼的10 倍,是玻璃纖維和芳綸纖維的2 倍多。國外用該纖維增強的樹脂復合材料制成的防彈、防暴頭盔已成為鋼盔和芳綸增強的復合材料頭盔的替代品。在航天工程中,由于該纖維復合材料輕質高強和抗沖擊性能好,適用于各種飛機的翼尖結構、飛船結構和浮標飛機等。該纖維也可以用作航天飛機著陸的減速降落傘和飛機上懸吊重物的繩索,取代了傳統的鋼纜繩和合成纖維繩索,其發展速度異常迅速。
(3)高性能纖維之二:芳綸纖維
芳綸纖維(聚對苯二甲酰對苯二胺)是一種新型的高科技合成纖維,具有高強度、高模量、耐高溫、耐酸堿等特性。其主要用途是用做增強材料和防彈材料,廣泛應用于國防、航空航天、信息通訊、輪胎、體育用品、傳送帶、高強繩索等領域。芳綸纖維主要有兩大類:芳綸纖維主要分為對位芳酰胺纖維(PPTA,或芳綸1414)和間位芳酰胺纖維(PMIA,或芳綸1313)。芳綸1313 具有突出的耐高溫、阻燃和絕緣性,成為高性能纖維,主要應用于高溫防護服、電絕緣和高溫過濾等領域。芳綸1414 則具有高強度高模量的特點,素有高分子材料中的“百變金剛”,主要應用于個體防護、防彈裝甲、力學橡膠制品(MRG)、高強纜繩、石棉替代品。
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碳纖維是含碳量在95%以上的新型高性能纖維,可用來替代銅、鋼鐵等金屬。它是由有機纖維經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。其中聚丙烯腈(PAN)基碳纖維是當今碳纖維發展的主流,占碳纖維市場的90%以上。碳纖維具有輕質高強、高模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導電、傳熱等特性,屬典型的高新技術產品。目前成熟市場有航空航天及國防領域和體育休閑用品;新興市場有增強塑料、壓力容器、建筑加固、風力發電、摩擦材料、鉆井平臺等;待開發市場有汽車、醫療器械、新能源等。
(2)高性能纖維之三:超高分子聚乙烯纖維
超高分子量聚乙烯纖維又稱高強高模聚乙烯纖維,是目前上比強度和比模量高的纖維,其分子量在100 萬-500 萬的聚乙烯所紡出的纖維。是當今三大高科技纖維(碳纖維、芳綸和超高分子量聚乙烯纖維)之一,也是上堅韌的纖維。與碳纖維、芳綸纖維相比較,超高分子量聚乙烯纖維的強度更高,重量更輕,化學穩定性更好。在國防軍需裝備方面,由于耐沖擊性能好,比能量吸收大,它具有輕柔的優點,防彈效果優于芳綸,現已成為占領美國防彈背心市場的主要纖維,另外超高分子量聚乙烯纖維復合材料的比彈擊載荷值是鋼的10 倍,是玻璃纖維和芳綸纖維的2 倍多。國外用該纖維增強的樹脂復合材料制成的防彈、防暴頭盔已成為鋼盔和芳綸增強的復合材料頭盔的替代品。在航天工程中,由于該纖維復合材料輕質高強和抗沖擊性能好,適用于各種飛機的翼尖結構、飛船結構和浮標飛機等。該纖維也可以用作航天飛機著陸的減速降落傘和飛機上懸吊重物的繩索,取代了傳統的鋼纜繩和合成纖維繩索,其發展速度異常迅速。
(3)高性能纖維之二:芳綸纖維
芳綸纖維(聚對苯二甲酰對苯二胺)是一種新型的高科技合成纖維,具有高強度、高模量、耐高溫、耐酸堿等特性。其主要用途是用做增強材料和防彈材料,廣泛應用于國防、航空航天、信息通訊、輪胎、體育用品、傳送帶、高強繩索等領域。芳綸纖維主要有兩大類:芳綸纖維主要分為對位芳酰胺纖維(PPTA,或芳綸1414)和間位芳酰胺纖維(PMIA,或芳綸1313)。芳綸1313 具有突出的耐高溫、阻燃和絕緣性,成為高性能纖維,主要應用于高溫防護服、電絕緣和高溫過濾等領域。芳綸1414 則具有高強度高模量的特點,素有高分子材料中的“百變金剛”,主要應用于個體防護、防彈裝甲、力學橡膠制品(MRG)、高強纜繩、石棉替代品。
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