第二章纤维的结构特征

纤维的结构是复杂的，是由基本结构单元经若干层次的堆砌和混杂所组成的，并决定纤维的性质。

第一节纤维基本结构的构成

尽管纤维结构复杂，但人们对其认识一般分为三个方面，最为直观的纤维形态结构、较为间接的纤维聚集态结构和更为微观的纤维分子结构。

一、纤维的形态结构

1. 基本内容

纤维的形态结构，是指纤维在光学显微镜或电子显微镜，乃至原子力显微镜(AFM)下能被直接观察到的结构。

纤维的外观形貌、表面结构、断面结构、细胞构成和多重原纤结构，以及存在于纤维中的各种裂隙与空洞等。

2. 纤维的原纤结构

(1)原纤结构特征

纤维中的原纤(fibril)是大分子有序排列的结构，或称结晶结构。

严格意义上是带有缺陷并为多层次堆砌的结构。

原纤在纤维中的排列大多为同向平行排列，提供给纤维良好的力学性质和弯曲能力。

纤维的原纤按其尺度大小和堆砌顺序可分为基原纤→微原纤→原纤→巨原纤→细胞。

(2) 各层次原纤的特征

基原纤(proto-fibril或elementary fibril)是原纤中最小、最基本的结构单元，亦称晶须，无缺陷。

微原纤(micro-fibril)是由若干根基原纤平行排列组合在一起的大分子束，亦称微晶须，带有在分子头端不连续的结晶缺陷，是结晶结构。

大分子

基原纤

微原纤

图2-1 微原纤的堆砌形式示意图

原纤(fibril)是一个统称，有时可代表由若干基原纤或含若干根微原纤，大致平行组合在一起的更为粗大的大分子束。

巨原纤(macro-fibril)是由多个微原纤或原纤堆砌而成的结构体。

细胞(cell)是由巨原纤或微原纤直接堆砌而成的，并有明显的细胞边界。

二、纤维的聚集态结构

具体所指纤维高聚物的结晶与非晶结构、取向与非取向结构、以及通过某些分子间共混方法形成的“织态结构”等。

1. 纤维的结晶结构

将纤维大分子以三维有序方式排列，形成稳定点阵，形成有较大内聚能和密度并有明显转变温度的稳定点阵结构，称为结晶结构。

对于纤维聚集态的形式，上世纪40年代出现了“两相结构”的模型。

图2-2 取向和无序排列的缨状微胞结构

Hearle教授提出的缨状原纤结构模型(图2-3)对此作了很好的解释，并与纤维的原纤结构形成很好的对应。

图2-3 缨状原纤结构图2-4 折叠链片晶

2. 纤维的非晶结构

纤维大分子高聚物呈不规则聚集排列的区域称为非晶区，或无定形区。

缚

结

分

子

图2-5 取向和非取向折叠链片晶结构模型

3. 纤维的取向结构

不管天然纤维还是化学纤维，其大分子的排列都会或多或少地与纤维轴相一致，这种大分子排列方向与纤维轴向吻合的程度称作取向度。

纤维的取向结构使纤维许多性能产生各向异性。

三、纤维的分子结构

1. 大分子结构的基本概念

纺织纤维的分子一般都是线形长链分子，量很大，由n个(n约为102~105数量级)重复结构单元(称链节或单基)相互连接而成的，分子量很大，故多大分子或高分子。若纤维大分子的分子量为M，单基的分子量为m，则聚合度(重复结构单元数n)为：

(M/m)

n Int

(2-1)

通常将大分子结构分为分子内(分子链)结构和分子间(超分子)结构两部分。

分子链结构是指单个分子的结构，也是大分子的化学结构，简称链结构或化学结构。

链结构又分为讨论链节(单基)组成及结构的近程结构和讨论分子链空间形态的远程结构。

l βα

α转动锥角

β键角

l 链段长

图2-6 分子的内旋转示意图

分子间的排列

分子的构象

图2-7 纤维大分子的典型构象示意图

分子间的结构属三级结构或称三次结构，就是前面所提的聚集态结构。

若干大分子聚集体或不同组份大分子聚集体的相互共混、复合，组合体是更高层次的结构体，属高次结构，或称织态结构。

第二节纤维的结构特征与测量

一、纺织纤维结构的一般要求

纤维必须具有一定的长度和细度、有较高的长径比、具备形成一维材料的基本条件；从聚集态结构的角度看，要求分子排列有一定的结晶和取向，使分子间和轴向作用力增强，从而使纤维具备必要的强度和形态稳定性，但又必须有一定的无定形区，以使纤维具有可及性和可加工性；

从大分子组成和结构上说，分子量要较高，且分子量分布应比较窄，支链较短，侧基要小，以得到粘度适当的熔体及溶液和浓度足够高的溶液。

二、纤维化学结构的测量

1. 化学结构的测量

（1）质谱(mass spectrometry)分析。（2）红外吸收光谱（3）紫外与可见光谱（4）核磁共振光谱 2. 分子量及其分布的测量 (1) 数均分子量n M (2) 重均分子量w

(3) Z 均分子量z M (4) 粘均分子量ηM

Mn M Mw Mz ≥≥≥η (2-7)

三、纤维聚集态结构的测量

1. 结晶结构及非晶结构

纤维是结晶与非晶结构共存的材料。测量方法常采用密度法、X射线衍射法、热分析法、红外光谱法、电子显微镜法等测量，其结晶度的大小、晶区的分布、结晶形态等。主要指标有结晶度、晶体类型、结晶大小和形状、晶区分布及非晶区结构等。

表2-1 不同晶系及晶格参数表

晶系晶格轴长及夹角关系

三斜triclinic a≠b≠c；α≠β≠γ

单斜monoclinic a≠b≠c；α=γ=90o≠β

正交orthorhombic a≠b≠c；α=β=γ=90o

四方tetragonal a=b≠c；α=β=γ=90o

三方trigonal a=b=c；α=β=γ≠90o<120 o

六方hexagonal a=b≠c；α=β=90o；γ=120o

立方cubic a=b=c；α=β=γ=90o

2. 取向结构

纤维的取向结构可用显微观察的方法，或进行各结构单元间的染色增强的制样方法来观察，纤维的取向结构最为重要的表达指标是取向度或称取向因子f。

3(2θ

cos

2/)1-

13)

纤维取向度的测量可有X射线或电子衍射法、红外二色性法、光学偏振法、声速模量法、染色二色性法、导热系数法、介电系数法等。

四、纤维形态结构特征的测量

1. 一般观察及测量

纤维的形态结构均是微米级及其以下，显微观察是必须的。对>0.2μm以上的微细及外观形态结构，一般采用光学显微镜的方法。

图2-8 SEM和TEM试样制备与观察流程示意图

2. 所需结构信息特征化的制样

第三节典型纤维的结构与特征

一、典型天然纤维的结构与特征

1. 棉纤维的结构与特征

(1) 分子构成及分子间结构

棉纤维和麻纤维的主要成分是纤维素，其分子式为(C6H10O5)，化学结构式为：

棉纤维大分子的聚合度为6000～15000，分子量为1～2.43百万，其氧六环结构是固定的，但六环之间夹角可以改变，所以分子在无外力作用的非晶区中，可呈自由弯曲状态。

图2-9 棉纤维原纤中(纤维素I)的晶胞结构

(2)细胞形态与构成

图2-10 棉纤维的形态结构模型

(3) 各层次结构

表皮层。

初生层。

次生层。次生层分为三个基本层，S1、S2、S3依次向内。次生层有明显的“日轮”结构。

中腔。

2. 麻纤维的结构特征

3. 羊毛纤维的结构特征

(1) 羊毛纤维的组成

羊毛纤维的基本组成是α氨基酸螺旋大分子，α氨基酸是哺乳动物组织的基本组成。羊毛角蛋白大分子的构成及相互链接作用如图2-11所示，是多交联的结构，尤其是二硫键(－S－S－)。

(2) 羊毛纤维的组织结构

羊毛纤维是多细胞结构体，有两类细胞：鳞片细胞和皮质细胞。

每一个鳞片是一个细胞，称为表皮细胞(cuticle cell)，由细胞间质CMC(cell membrane complex)粘结组合成羊毛表面的连续覆盖层。

皮质细胞(cortex cell)有正皮质(ortho-cortex)细胞和副皮质(para-cortex)细胞之分。

羊毛的髓质层。

图2-11 角蛋白大分子的构成及分子间作用

图2-12 羊毛纤维各层次结构综合示意图

(3) 羊毛的鳞片

鳞片为角质化细胞，在成形后失去了细胞核和原生质，形成为死细胞组织的角质薄片。

图2-13 羊毛鳞片表层膜结构示意图

（4）羊毛的皮质细胞

由于正、副皮质的结构差异，导致一刚一柔，一伸一缩，是羊毛的整体外观形态呈弯曲状。正皮质位于弯曲的外侧；副皮质位于弯曲的内侧。

正皮质

副皮质

图2-14 羊毛纤维的天然卷曲

（5）细胞间质(CMC)

图2-15 羊毛纤维的细胞间质

4. 蚕丝的结构特征

（1）分子构成及结构

蚕丝是昆虫加工的纤维，无细胞结构。大分子也是α氨基酸结构，称丝朊或丝蛋白质。

图2-16 蚕丝分子结构

（2）微细结构及形态

蚕丝由丝胶和丝素构成，丝胶包覆于丝素之外，丝素则是蚕丝纤维的主体，如图2-17所示。

图2-17 蚕丝的各层次结构综合示意图

二、典型再生纤维素纤维的结构特征

1. 几种粘胶纤维的典型结构

表2-2 再生纤维素纤维的结晶度与聚合度

纤维结晶度(%) 聚合度

普通粘胶30～35 250～300

富强粘胶45～50 500左右

强力粘胶50～55 300～350

Modal 42～46 350～450

Tencel?48～52 500～550

浆粕55～65 >600

表2-3 纤维素纤维的光学取向因子比较

纤维取向因子

粘胶低牵伸(普通粘胶) 0.54

高牵伸(强力粘胶) 0.88

铜氨粘胶0.74

苧麻0.97

海岛棉0.72

陆地棉0.62

图2-18 纤维素Ⅱ的晶格结构示意图

图2-19 几种再生纤维素纤维的截面形态

2. Lyocell 纤维

Lyocell 纤维是可回收溶剂法制备的再生纤维素纤维。

图2-20 水中膨润后的纤维结构示意图

三、典型合成纤维的结构

1. 常规合成纤维 (1) 涤纶纤维 (PET)

涤纶纤维或聚酯纤维，其大分子链化学结构式为：

O C

O O CH 2

CH 2

单基由一个苯环、两个酯基和两个亚甲基(－CH 2)构成。－CH 2－CH 2－是柔性链；苯环使分子链的刚性增大，熔融熵减小，结晶速率减缓，所以按传统的熔体纺丝法得到的初生纤维一般为非晶态，但经过拉伸取向可诱导快速结晶，不仅取向度高，而且结晶度也高。

图2-21 涤纶纤维的分子及晶格示意图

(2) 锦纶纤维 (PA)

锦纶或聚酰胺纤维或尼龙主要特征是大分子链由酰胺键(－CONH －)连接，主要品种锦纶6和锦纶66，化学结构式如下：

尼龙66：

(CH 2)6

O C

(CH 2)4

O H

尼龙6：

H n

(CH 2)5

图2-22 尼龙66的晶胞结构图

(3) 腈纶纤维 (PAN)

腈纶纤维即聚丙烯腈纤维，其主要重复单元化学式为：－CH 2－CH(CN)－。

腈纶在内部大分结构上很独特，呈不规则的螺旋形构象，且没有严格的结晶晶区，属准晶结构，但有高序排列与低序排列之分。

图2-23 腈纶分子堆砌与单元晶格结构

(4) 丙纶纤维(PP)

根据甲基在链上的排列位置不同，形成不同的立体构型，分为等规，间规、和无规。

全同

立构

isotactic

间同

立构

tactic

无规

立构

atactic

图2-24 聚丙烯纤维的构型示意图

图2- 25 丙纶纤维分子螺旋构型

(5) 维纶纤维(PVA)

图2- 26 维纶纤维的晶胞结构示意图

(6) 氯纶纤维(PVC)

2. 差别化纤维 (1) 异形与多孔

差别化纤维在形态上改变，可引入异形和多孔。

例：(a)为单开孔，以增加表面积和内凹蓄水和快速导水，但受压后易于反渗水；

(b)为中空带微孔，若微孔与中空相通，则可以形成导水和扩散；

(c)为变异三叶形，大凹反射光性能优良和减少接触，叶顶小沟槽有利于导水和点状接触；(d)为表面多坑结构，可柔和光泽和增加表面积极蓄水点。

图2-27 中空微孔纤维SEM 照片

(2) 复合与超细

复合纤维的常见结构如图2-28所示，主要为双组份的，但也可以是多组份的，此时结构将变得复杂。

复合纤维

双层

①并列型 ②芯鞘型异形偏芯

③并列型 ④木纹型 ⑤放射型

⑥多芯型 ⑦镶嵌型 ⑧海岛型 ⑨星云型

中空放射型多重型

多层

图2-28 多种复合纤维的截面结构示意

对环芯多层结构的夹层大量掺入碳黑，并在纤维主体中，并在纤维主体中也掺入碳黑，制成耐久性抗静电、导电纤维。

图2-29 复合纺丝法制成的夹层导电纤维

超细纤维。

海岛型镶嵌型

并列型

溶解式

分离式或劈裂式

图2-30 典型超细纤维成形方法示意图

(3) 弹性结构

弹性结构的获得主要是通过纤维的分子结构聚集态结构获得，分子结构中最为主要的是分子链的柔性和构象。

交联点

(a) 化学交联“点作用”

(b)物理交联“区作用”

硬链段

软链段

(结晶区)

(无序区)

弹性段

图2-31 两种弹性结构的示意图

2嘉兴学院纺织导论第二章纺织纤维及其形态结构特征(薛

第二章纺织纤维及其形态结构特征纤维是一种细长而柔软的材料，在自然界中具有这种特定形态的素材无处不在。例如，动物身上的毛纤维、桑蚕吐出的蚕丝、蜘蛛编网的蜘蛛丝、棉花苞中的棉纤维等材料都具有这种特征。细长而柔软的纤维与纤维会自然地集合、纠缠在一起，也会在外力或人工的作用下堆积、排列、取向，构成不同的纤维集合体，如纤维团、纤维网、纱线、绳索、织物、服装、包装袋、传送带等形形色色的纺织品。纤维也可以与其他类型的物质材料一起构成具有两相结构的复合材料。在生物体中也有大量的纤维存在，如蔬菜、木材中的纤维素，人体中的基因、神经，光导纤维在构筑Internet网络世界中也发挥了重要的作用。在本章中我们重点介绍能够用于纺织加工的纤维材料。第一节纤维的定义及分类一、纤维的定义纤维是一种细长而且柔软的材料，它的直径较细，为几微米或几纳米，长度则为几毫米、几十毫米甚至上千米，细而长是纤维材料的主要几何形状特征。纤维还必须具有一定的模量、断裂强度、断裂伸长等力学性能。纤维同时还是一种柔软的材料。根据上述分析，纤维可以简单地定义为细长且具一定力学性能的柔性材料。从广义的角度来看，纤维作为具有特定形状特征的材料普遍地出现在食品、生物材料、复合材料等各类材料中。从纺织工业（狭义）的角度来看，纤维材料主要是指能在纺织工业体系中加工并用于纺织产品生产的纤维，也称为纺织纤维材料，或简称为纺织材料。在本书中，“纤维材料”的含义与“纺织纤维材料”“纺织材料”意义基本等同，主要是指可进行纺织加工、用于制作纺织品的纤维材料，一般须满足以下条件：①满足纺织产品使用功能的要求；②具有某些特定的物理和化学性能，可以进行物理和化学的加工；③生产成本较低，产量较大，能以较低的价格大量地供应纺织工业生产。

棉纤维性质

棉纤维性质长度棉纤维长度是指纤维伸直时两端间的距离，是棉纤维的重要物理性质之一。棉纤维的长度主要由棉花品种、生长条件、初加工等因素决定。棉纤维长度与成纱质量和纺纱工艺关系密切。棉纤维长度长，整齐度好，短绒少，则成纱强力高，条干均匀，纱线表面光洁，毛羽少。棉纤维的长度是不均匀的，一般用主体长度、品质长棉纤维化学、物理性质度、均匀度、短绒率等指标来表示棉纤维的长度及分布。主体长度是指棉纤维中含量最多的纤维的长度。品质长度是指比主体长度长的那部分纤维的平均长度，它在纺纱工艺中，用来确定罗拉隔距。短绒率是指长度短于某一长度界限的纤维重量占纤维总量的百分率。一般当短绒率超过15%时，成纱强力和条干会明显变差。此外，还有手扯长度、跨距长度等长度指标。线密度棉纤维的线密度是指纤维的粗细程度，是棉纤维的重要品质指标之一，它与棉纤维的成熟程度、强力大小密切相关。棉纤维线密度还是决定纺纱特数与成纱品质的主不同日均温、土壤水量下不同品种棉纤维长度要因素之一，并与织物手感、光泽等有关。纤维较细，则成纱强力高，纱线条干好，可纺较细的纱。成熟度

棉纤维的成熟度是指纤维细胞壁的加厚程度，即棉纤维生长成熟的程度，它与纤维的各项物理性能密切相关。正常成熟的棉纤维，截面粗、强度高、转曲多、弹性好、有丝光、纤维间抱合力大、成纱强力也高。所以，可以将成熟度看成棉纤维内在质量的一个综合性指标。强度和弹性棉纤维的强度是纤维具有纺纱性能和使用价值的必要条件之一，纤维强度高，则成纱强度也高。棉纤维的强度常采用断裂强力和断裂长度表示。细绒棉的常用纤维的基本性能强力为3.5~4.5cN,断裂长度为21~25km;长绒棉的强力为4~6cN,断裂长度为30km.由于单根棉纤维的强力差异较大，所以一般测定棉束纤维强力，然后再换算成单纤维的强度指标。棉纤维的断裂伸长率为3%~7%，弹性较差。吸湿性棉纤维是多孔性物质，且其纤维素大分子上存在许多亲水性基因（—OH），所以其吸湿性较好，一般大气条件下，棉纤维的回潮率可达8.5%左右。耐酸碱性棉纤维耐无机酸能力弱。棉纤维对碱的抵抗能力较大，但会引起横向膨化。可利用稀碱溶液对棉布进行“丝光”。此外，棉纤维中还夹着杂质和疵点，杂质有泥沙、树叶、铃壳等，疵点有棉结、索丝等。它们即影响纺织的用棉量，也影响加工和纱部质量，所以必须进行检验，严格控制。编辑本段棉型织物的特点棉型织物是指以棉纱或棉与棉型化纤混纺纱线织

棉纤维的吸湿性能

(一)棉纤维得吸湿性能棉纤维就是一种多孔性物质,由于纤维素大分子上存在很多得游离亲水性基团(羟基),所以能从潮湿空气中吸收水分与向干燥空气放出水分,这种现象称为棉纤维得吸湿性。棉纤维得吸湿性,对其她各项物理性能都有影响。如棉纤维吸湿后,重量增加,密度先增大后减小,强伸度增加,导电性能增强,纤维膨胀等。因此,在籽棉加工、农商交接、纤维性能测试以及纺织生产等过程中,都要规定并控制棉纤维得吸湿量。棉纤维得吸湿就是比较复杂得物理化学现象。棉纤维含水得原因,主要有纤维本身结构以及大气温度与相对湿度等。 1.影响棉纤维吸湿得内部因素亲水基因:棉纤维得主要成分就是纤维素。纤维素大分子上每个葡萄糖剩基上有3个羟基,它们属于亲水基因,对水分子有相当得亲与力,所以棉纤维分子结构中得自由羟基得数目越多,棉纤维得吸湿能力就越大。棉纤维内得纤维素大分子上除羟基直接吸附水分以外,已被吸附得水分子,由于它本身也具有极性,帮也可吸附其她水分子,使后来吸附得水分子积聚在上面,称为间接吸附得水分,这些水分子排列不定,结合力也比较弱,存在于纤维内部得微小间隙成为微毛细水;当温度很高时,这种间接吸收得水分可以填充到纤维内部较大得间隙中,成为大毛细水。随着微毛细水与大毛细水得增加,棉纤维发生溶胀可以拆开分子间得一些联结点,使得更多得自由羟基与水分子结合。分子排列:棉纤维中纤维素分子链相互间排列不匀,存在着结晶区与非结晶区。在结晶区,纤维素分子链排列整齐,分子间距较大,仅在少数点联结,结合力弱,就是一种松弛得网状结构,大多数自由羟基都向水分子开放,水分子很容易进入,所以棉纤维得吸湿主要发生在非结晶区。因此棉纤维得结晶度越低,吸湿能力越强。对单根棉纤维来说,初生层得非结晶区比次生层得多,不成熟得棉纤维非结晶区所占得比例比成熟棉纤维得大。因此,不成熟得低级棉常含有较高得水分。除了结晶度影响纤维得吸湿性外,在同样得结晶度下,微晶体得大小对吸湿性也有影响。一般说来,晶体小得吸湿性较大。另外,大分子得取向度一般对吸湿性得影响较小,但聚合度有时对纤维得吸湿能力有一定得影响。表面吸附:棉纤维暴露在大气中,就会在纤维表面吸附一定量得水汽与其她气体,这一般称为物理吸附。表面吸附能力得大小与纤维比表面积有一定得关系。单位体积得棉纤维所具有得表面积,叫棉纤维得比表面积。棉纤维愈细,棉纤维中缝隙孔洞愈多,比表面积愈大,吸湿性也要大一些。所以棉纤维得比表面积得大小,也就是影响吸湿性得一个因素。例如,在同样条件下,成熟差得棉纤维比成熟好得棉纤维比表面积大,其吸湿性也较大。纤维素伴生物:棉纤维除主要成分就是纤维素外,还有少量得果胶、蛋白质、多缩戊糖、脂肪与蜡质、以及某些无机盐类等伴生物。脂肪与蜡质就是疏水物质,能保护棉纤维不易受潮。果胶、蛋白质、多缩戊糖,以及无机盐类中得氧化铁、氧化镁、氧化钙等就是亲水物质,能使棉纤维得吸湿性增强。因此,棉纤维中纤维素伴生物得性质与含量,也影响棉纤维得吸湿程度。另外,棉纤维在采集与初加工过程中还保留一定数量得杂质,这些杂质往往具有较高得吸湿能力。因此,棉纤维中含杂得多少,对棉纤维得吸湿性也有一定得影响。 2.影响棉纤维吸湿得外部因素与棉纤维含水有关得外部因素有大气压力、温度与相对湿度。由于地球表面上大气压力得变化不大,这里主要讨论空气温度与相对湿度对棉纤维吸湿能力得影响。相对湿度:棉纤维含水大小与空气得相对湿度密切相关。在一定得大气压力与温度下,相对湿度愈高,空气中水蒸气分压愈大,即单位体积内得空气中水分子数目愈多,水分子进入棉纤维中得机会愈多,其吸湿时就愈大。反之,当空气中水蒸气分压与相对湿度降低时,棉纤

高性能增强材料——芳纶纤维

高性能增强材料——芳纶纤维安源摘要: 芳族聚酰胺纤维由美国杜邦公司于20世纪60年代首先开发并最早实现工业化生产。该产品可以用做增强材料。介绍芳族聚酰胺纤维的发展、性能、制备及其应用。关键词：芳纶；性能；制备；应用 1 概述增强材料就像树木中的纤维，混凝土中的钢筋一样，是复合材料的重要组成部分，并起到非常重要的作用。它不仅能使材料显示出较高的抗张强度和刚度，而且能减少收缩，提高热变形温度和低温冲击强度等。复合材料的性能在很大程度上取决于纤维的性能、含量及使用状态。例如在纤维增强复合材料中，纤维是承受载荷的组元，纤维的力学性能决定了复合材料的性能。芳纶是芳族聚酰胺纤维的通称,主要分为聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维(芳纶1414)和聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)纤维(芳纶1313)。美国杜邦公司于20世纪60年代首先开发出芳纶1313和芳纶1414 ,并最早实现工业化生产(商品名分别为Nomex和Kevlar)。1987年推出了KevlarHT、Kevlar68和Kevlar149。1986年荷兰阿克苏(Akzo)公司生产出Twaron纤维; 1987年日本帝人公司生产出Technora纤维。而中国于1972年开始进行芳纶的研制工作,并于1981年通过芳纶14的践定,1985年又通过芳纶1414的鉴定,它们分别相当于美国杜邦公司的Kevlar29和Kevlar49。 2 全球芳纶纤维的发展概况全球芳纶纤维产能主要集中在日本、美国和欧洲，生产芳纶纤维的公司也较为集中，目前全球从事芳纶纤维生产的厂家主要有５个：美国杜邦公司（Kevlar）、日本帝人公司（Twaron、Technora）、俄罗斯卡明斯克化纤股份公司（SVM、Apmoc、Rusar）和特威尔化纤股份公司（SVM、Apmoc）、韩国科隆公司（Kolon），其他国家或公司仅有少量生产。 2009年，全球芳纶纤维生产能力约9.51万t／a，其中对位芳纶纤维产能约6.61万t／ａ，杜邦和帝人二家公司产能合计6.15万t／ａ，占对位芳纶纤维产能的93%；间位芳纶纤维的产能约为2.9万t／ａ，主要的生产公司仍为杜邦公司，产能为全球总产能的75%以上。预测到2015年全球对位芳纶纤维产能可达11.0万t／ａ，问位芳纶的产能为5.2万t／ａ。 2009年全球芳纶纤维的消费量约为7.5万t，其中对位芳纶纤维5.2万t，间位芳纶纤维2.3万t。芳纶纤维的消费区域主要也集中在美国、欧洲和日本。欧洲是世界芳纶纤维的最大消费市场，其消费量占全球总消费量的48%，约为3.6万t；美国消费量占全球36，约2.7万t；日本消费量约占全球11%，约0.8万t；其他地区约0.4万t。随着生产技术的发展以及生产成本的逐步降低，芳纶纤维的消费领域已经逐步从应用于军工和航天领域的特殊材料，发展成为在工业和民用领域有着广泛应用的高性能材料。 3 我国芳纶纤维的基本概况

竹纤维的性能特点及其在纺织领域的应用

竹纤维的性能特点及在纺织领域的应用收入纬博：专业知识天竹纤维是河北吉藁化纤有限责任公司选用我国广泛生长的竹材为原料，采用专利发明生产技术，经高科技工艺处理生产的再生纤维素纤维，是一种纺织行业新原料。该技术已获得国家发明专利证书，专利号ZL00135021.8、申请号031284965。该纤维具有手感光滑，质地柔软，悬垂性好，吸放湿性能优良，染色亮丽的特点，更具有独特的天然抗菌抑菌和防紫外线的功能，是一种新型的可替代传统粘胶纤维的功能纺织原料，它迎合了广大消费者的服饰要求，对我国纺织行业起到了巨大的推动作用，产生了良好的经济效益和社会效益。一、天竹纤维的生产过程竹材中含有较多的木质素、半纤维素等杂质，采用专利生产技术将竹材中的木质素脱除，降低半纤维素和多戊糖的含量，提高甲种纤维素的含量达到95%以上，并调整纤维素的聚合度，达到纤维的生产要求。再将制成的竹材浆粕经碱浸制成碱纤维素，在反应器中和碳反应制成纤维素黄酸酯，经过熟成脱泡过滤后，在纺丝浴中喷射拉伸而成。二、纤维的特点 1、天竹纤维的质量指标河北吉藁化纤有限责任公司自2001年开发大竹纤维以来，一直致力于提高纤维的产品质量和使用性能，现经国内外50多家纺纱企业使用，天竹纤维的质量指标达到了国家GB/T 14463-93的一级品标准，产品主要质量指标：干断裂强度≧2.2cN/dtex，湿断裂强度≧1.2－2.2cN/dtex，干断裂伸长率≧18%，白度可达72%。该纤维从纯纺到混纺，从气流纺到环锭纺，从低支纱到高支纱，从本色纱到漂白纱，从平纹到斜纹、提花、楼花，最后到服装内衣、T恤、毛巾、浴衣、地毯，可应用到多个领域，现正在和中国化纤协会着手制定竹材长短丝浆粕的行业标准及化学纤维的行业标准，天竹纤维已发展成为纺织纤维原料的龙头。 2、竹纤维的结构特点天竹功能纤维的生产过程也是一个植物纤维素再生的过程，保持了天然纤维素的组成成分，其组分中含碳44.44%，氢6.17%，氧49.39%，分子结构式为：

芳纶纤维介绍

芳纶芳纶(芳族聚酰胺纤维)可能是最知名的特种纤维，由尼龙而来，且与尼龙极其类似。芳纶中含5％直接与两个芳香环相连的酰胺键。著名的品牌，包括杜邦的Nomex和Kevl~，以及日本帝人公司与Kevl~非常相似的Twaron纤维。Kevl~的强度和模量比传统的高强尼龙纤维，分别高2倍和9倍。 Kevlar能够应用于如下领域：防弹材料、复合材料支撑物，振动延续阻滞物、轮胎增强材料，高应力作业下的机械橡胶布、高强低延伸的绳索。Nomex与Kevlar在化学组成上不同，它用异酞酰胺取代对酞酰胺，从而获得有优异耐热性的纤维，在高温条件下有优异的性能。随着芳纶在安全和强力市场领域应用的深入，市场应用将会缓慢增加，但其量不会显著扩大，问题在于产量／价格／利润之间的相互关系。从Spandex大量上市导致价格下降的经验来看，如果纤维价格下跌20％-50％，纤维的产量将会急剧增加芳纶纤维全称为"聚对苯二甲酰对苯二胺"，英文为Aramid fiber，是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。芳纶的发现，被认为是材料界一个非常重要的历史进程。芳纶的发明:20世纪60年代由美国杜邦（DuPont）公司成功地开发并率先产业化; 芳纶的发展: 在30多年的时间里，芳纶纤维走过了由军用战略物资向民用物资过渡的历程，价格也降低了将近一半。现在国外芳纶无论是研发水平还是规模化生产都日趋成熟。在芳纶纤维生产领域，对位芳酰胺纤维发展最快，产能主要集中在日本和美国、欧洲。如美国杜邦的Kevlar纤维，荷兰阿克苏诺贝尔（Akzo Nobel）公司（已与帝人合并）的Twaron 纤维，日本帝人公司的Technora纤维及俄罗斯的Terlon纤维等。间位芳酰胺纤维的品种有Nomex、Conex、Fenelon纤维等。美国杜邦生产的Kevlar纤维，目前就有Kevlar一49、Kevlar－29等十多个牌号，每个牌号又有数十种规格的产品。杜邦公司在去年宣布将扩大Kevlar纤维的生产能力，该扩建项目预计在今年年底完工。帝人、赫斯特等芳纶生产的知名企业也不甘示弱，纷纷扩产或联合，并积极开拓市场，希望成为这个朝阳产业的生力军芳纶纤维在高性能纤维世界中有独特地位。它是强度很高的纤维——以相同重量为基础，是钢材强度的5倍；其另一种卓越性能是极高的比张力模量（抗拉伸）——其韧度是最常用的增强纤维E-玻璃纤维的三倍。它具有固有的不可燃性，连续使用温度范围极宽，由﹣320。F（﹣196。C）到400。F（204℃）。可耐受超过1000°F（538℃）的材料作有限度接触。芳纶KEVLAR是杜邦公司独一无二的aramid纤维系列的注册商标，有四种类型的产品出售——芳纶KEVLAR 29、KEVLAR129、KEVLAR 49、KEVLAR 149。芳纶是用于增强子午线轮胎及其机械用橡胶制品，如软管、输送带及动力传送皮带而专门设计制造的品种。芳纶的工业专门用途，例如绳索、缆绳、防弹织物、涂层织物、

纺织纤维的基本性能

纤维（）地定义纤维是纺织品地基本原料，是构成服装功能地基础. 纤维具有足够地细度（直径≤ ）；足够地长径比（长度／直径＞）；具有一定地柔韧性；纺织纤维具有可纺性：长度＞；具有服用性：强度、柔软性、吸湿性、抗皱性；纺织纤维地分类：天然纤维化学纤维合成纤维一、纤维地力学性质宏观上指在拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转等作用下所表现出地各种行为；微观上可视为在力场中分子运动地表现.纤维地力学性质是纺织服装加工中选择纤维材料地主要依据之一.资料个人收集整理，勿做商业用途、断裂强度是指纤维受力被拉伸至断裂时所能承受地最大外力.常用单位有［／］、［／］.资料个人收集整理，勿做商业用途、断裂延伸度（断裂伸长率）是指断裂时地伸长与纤维原长之比地百分数即式中：－纤维地原长；－纤维伸长至断裂时地长度；、抗弯刚度是指纤维抵抗弯曲变形地能力.弯曲刚度小地纤维易于弯曲，形成地织物手感柔软，垂感好；、弹性是指纤维在外力作用下发生形变，撤消外力后，恢复形变地能力.弹性好地织物做成地服装不易形成折皱，外观保型性好.资料个人收集整理，勿做商业用途二纤维地吸湿性纺织纤维放置在大气中会不断和大气进行水分地交换，这种吸收和放出水分地性能称为纺织纤维地吸湿性（）.资料个人收集整理，勿做商业用途、回潮率（） G G W%100% G ?0 0－回潮率＝、含水率（） G G M%100%G ?0－含水率＝式中：－表示纤维地湿重；ｏ－表示纤维地干重；）标准回潮率指在规定地标准大气压下，温度为，相对湿度为，将纤维放置一定时间所测得地回潮率. 实际回潮率纤维在实际所处环境条件下具有地回潮率.其值和公定回潮率相近. 纤维地细度及其表征方法长度与细度是衡量纤维品质地重要指标，也是影响成纱质量和最终产品性能地重要因素. 纤维越长、越细，成纱质量越好，易制作光洁、柔软轻薄地产品；若较短、较粗，不 L L 100%L ?00－断裂伸长率＝

芳纶纤维复合材料

绵阳职业技术学院材料系先进复合材料成型工艺芳纶纤维增强的先进复合材料制品

目录 1 芳纶纤维增强的先进复合材料的应用 (1) 1.1 概况 (1) 1.2 芳纶品种及性能 (1) 1.3 芳纶纤维产品形态及复合材料的成型方法 (3) 1.4 芳纶纤维复合材料的应用 (3) 2 原材料 (5) 2.1 聚氨酯树脂 (5) 2.2 芳纶纤维 (7) 3 制作工艺 (8) 3.1成形方法的选择 (8) 3.2 芳纶1313 (10) 4 修补及性能检测 (10) 4.1 缺陷 (10) 4.2 芳纶表面改性 (10) 5 参考文献 (13)

先进复合材料成型工艺芳纶纤维增强的先进复合材料制品 1 芳纶纤维增强的先进复合材料的应用 1.1 概况目前,先进复合材料的增强材料主要是S高强玻璃纤维非碳纤维和芳纶纤维。前两者介绍文章较多,本文主要针对芳纶复合材料及应用情况作概括介绍。芳纶纤维是芳香族聚酰胺类纤维的通称。它是一种强度高、模量高、低密度、耐折、耐磨性好的人工合成的有机纤维。据了解,现在美国、荷兰、日本、德国、法国和俄罗斯等国都在开发芳纶纤维。我国也进行了这方面研制并取得了一定成绩。美国杜邦公司开发的芳纷纤维,商品名“凯芙拉”(K velar)有多种规格出售,年产量已达2t。荷兰阿克苏(AKZO)公司研制的芳纶纤维,商品名“特瓦纶”(Twaron),年产量在5000t以上。日本帝人公司开发的共聚芳纶纤维,商品名“太库诺拉”,年产量为500t以上。德国赫斯特公司(HOECHST)生产芳纶纤维年产量为150t。我国1981年研制成功芳纶I,1985年研制成功芳纶Ⅱ,1994年北京燕山石化公司研究院研制成功溶致液晶全芳香族聚酰胺(PPTA),通过专家鉴定,为今后中石、工业化生产开辟了途径。在世界范围内,芳纶纤维正以年增长率20%左右的速度发展,并从单一军用向民用转移。芳纶纤维用于汽车及防护用品方面占68%,用于造船业达21%,其余为航空、航天及军用。 1.2 芳纶品种及性能芳纶纤维,因选择原料的不同及合成工艺不同,又可分为间位芳香族聚酰胺纤维,商品名为“欧梅克斯”(Nomex)对位芳香族聚酰胺纤维,商品名“凯芙拉”（Kevlar)和芳香族聚酰胺共聚纤维,商品名“太库诺拉”等。表1将具有代表性的“凯芙拉”纤维和我国研制的芳纶I、芳纶Ⅱ主要性能列出,同时与S高强玻璃纤维及碳纤维进行比较。从表1中可以发现芳纶纤维密度最小,拉伸强度与S2玻璃纤维和碳纤维接近,拉伸模量居中。此外,芳纶纤维的热稳定性好,可在180℃下长期使用,短期可耐300℃,对强度无大的影响。在-170℃下也不会变脆,仍保持其性能。芳纶纤维的力学性能在有机纤维中是非常突出的，与无机纤维比也不逊色，芳纶纤维除强酸、强碱外,几乎不受有机溶剂、油类影响。但芳纶纤维对紫外线敏感, 若长期暴露在阳光下，其强度会有很大的损失，因此,在使用中应加保护层。 1

棉纤维检测

棉纤维检测棉纤维性能检验方法（一）品级品级是原棉品质优劣的一个综合性指标，反映棉纤维的内在质量。品是品质，级是级别。品级划分依据成熟程度、色泽特征、轧工质量分级情况：细绒棉分七级，一级至七级（无级外棉）。三级为标准级，一级至五级为纺用棉。长绒棉分为一至五级，三级为品级标准级，五级以下为级外棉。彩棉分为一至三级，二级为品级标准级，三级以下为级外棉。品级标准分为文字标准和实物标准评级方法：在分级室内人工模拟昼光光线或北窗射入的正常光线下，手持棉样，在实物标准旁逐样对照，决定棉样品级。（二）长度 1、长度及不均一性细绒棉纤维长度一般为: 23～33mm 长绒棉纤维长度一般为: 33～45mm 长度-重量分布曲线图（右偏）自然长度排列曲线图图棉纤维长度分布曲线 2、影响长度的因素（1）棉花的种类与品种（决定因素）（2）生长条件（3）初加工 3、长度与成纱质量与纺纱工艺的关系（1）棉纤维长度与成纱强度（2）棉纤维长度与成纱细度（3）棉纤维长度与成纱条干均匀度（4）棉纤维长度与成纱毛羽（5）纤维长度与纺纱工艺的关系十分密切（棉纺设备的结构与尺寸、各道工序的工艺参数，

因棉纤维的长短不同而不同） 4、棉纤维长度的指标与检验（1）长度指标： ★主体长度：棉纤维长度分布中占重量或根数最多的一组长度。用于工商交易。细绒棉25-31mm，长绒棉33mm以上。 ★品质长度：主体长度以上各组纤维的重量加权平均长度。确定棉纺织工艺参数用。 ★短绒率：棉纤维中长度短于一定界限长度的纤维重量（或根数）占纤维总量（或根数）的百分率。细绒棉界限：16mm；长绒棉界限20mm。 4、棉纤维长度的指标与检验（2）测试方法： ①罗拉式分组测定法 ②手扯尺量法 ③梳片式分组测定法 ④纤维照影仪和HVI法 ①罗拉式分组测定法仪器：Y111型或Y111A型罗拉式长度分析仪测到的指标：主体长度、品质长度、短绒率、质量平均长度、长度标准差、长度变异系数、基数、均匀度。（三）成熟度 1、棉纤维成熟度的概念与影响因素 ①定义——纤维胞壁加厚的程度和纤维中纤维素充满的程度，胞壁越厚，纤维素淀积的越多，成熟度越好。 ②影响因素：棉花的种类与品种、生长条件(影响大) 2、棉纤维成熟度与纤维性能、成品生产的关系成熟度高，则中腔小、胞壁厚，腔宽与壁厚的比值小。正常成熟的棉纤维，截面粗、强度高、弹性好、有丝光，并有较多的天然转曲，可产生较大的抱合力，成纱强度高。成熟度是综合反映棉纤维的内在质量的一项指标。 3、棉纤维成熟度的指标与检验检验方法：腔壁对比法、显微镜法、偏振光法（2种）指标：成熟系数K、成熟度比M、成熟纤维百分率P （1）成熟系数K：根据棉纤维腔宽与壁厚的比值的大小所定出的相应数值。 2）成熟度比M=实际增厚度/标准增厚度成熟度比越大，说明纤维越成熟。低于0.8时未成熟,M=1时成熟良好。显微镜法：18%氢氧化钠溶液膨胀后，分正常、薄壁、死纤维（3）成熟纤维百分率P：成熟纤维根数占纤维总根数的平均百分率。显微镜法：18%氢氧化钠溶液膨胀后，分未成熟纤维、成熟纤维

对位芳纶纤维及其应用概述_胡延韶

CHINA RUBBER 第27卷第19期对位芳纶纤维及其应用概述胡延韶一、概述芳香族聚酰胺纤维是最重要的有机合成纤维之一，具有优异的物理机械性能、热氧稳定性、阻燃性及优良的电绝缘性能等。广泛应用于光缆增强、子午线轮胎、轻型复合装甲等领域。我国俗称芳纶，如芳纶1313、芳纶1414等。目前，芳纶产品主要包括聚间苯二甲酰间苯二胺纤维（简称间位芳纶或芳纶1313）、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维（简称对位芳纶、芳纶-II 、芳纶1414）和杂环芳香族聚酰胺纤维（简称芳纶Ⅲ）等品种。自20世纪60年代，由美国杜邦公司成功开发出芳纶纤维并率先产业化后，在40多年的时间里，芳纶纤维走过了由军用战略物资向民用物资过渡的历程，在芳纶纤维生产领域，对位芳酰胺纤维发展最快，产能主要集中在日本和美国、欧洲。二、芳纶1414材料性能、用途、需求状况 1.芳纶1414的性能对位芳纶于1971年研制成功，次年投入生产。对位芳纶性能中突出特点是高强度和高模量。它的强度为钢的3倍，为强度较高的涤纶工业丝的4 受水分、温度的影响，可以省去用于促进钢丝粘合的专用粘合剂，如钴盐等，胶料的成本低于钢丝用胶料，有资料表明可降低成本约18％。芳纶成品胎胎面柔软，断面宽和同规格的钢丝带束胎相比断面宽显得较大，而整个高度（外直径）显得较小，由于带束层柔软，胎面对地面的移动性和剪切力小，行驶时增大了轮胎与地面的接触面积，胎侧较柔软，缓冲性能好，行驶噪声小，舒适性好。 2.滚动阻力低，节油性能提高。芳纶帘线的动态模量明显高于聚酯和尼龙帘线，而损耗因子则比聚酯和尼龙低得多，这种高模量、低损耗损失的特性非常适宜于作低滚动阻力高性能轮胎的骨架材料；采用特殊的胎面胶配方，轮胎的滚动阻力大大降低（滚动阻力最大可降低20％），减少能源的消耗，节油性能至少可提高1.5％，进而起到保护环境的作用；优化的胎体、带束设计，减轻了轮胎的重量和惯性，增强了轮胎的抓地力，减少冲击和由于跳跃所产生的振动，使得车辆制动更快、行驶更平稳。 3.很好的耐刺扎、耐切割性能。芳纶轮胎的耐磨性性能提高约3％。芳纶兼备了材料的刚性和韧性（刚性是钢的4～6倍，韧性是钢的2倍），且分子结构呈现惰性，对化学药品和物理侵蚀有很强的抵抗力，可以提高轮胎的翻新次数，而且带束柔软，角度小，每根帘线长度比胎面接地长度长，轮胎滚动时移动小，耐磨性好，周向变形小，因此高速性能好，轮胎的使用寿命长。 4.芳纶轮胎使用过程中接地压力重心移动小，转向性能好，轮胎变形滞后小、生热较低，芳纶帘线模量高，硫化后帘线不收缩，轮胎使用出现的“平点”问题也可以得到强有力的限制，对于有后充气装置的厂家来说，可以节省这方面的费用。另外芳纶轮胎的硫化时间也可以适当减少，提高硫化效率。芳纶作为一种新兴的高性能纤维进入了飞速发展的时期，我国也加紧了芳纶的生产步伐，四川晨光金路公司、山东烟台氨纶股份有限公司等都建立了一定规模的芳纶生产线，随着芳纶生产技术不断发展和产能的不断提高，芳纶的国产化是大势所趋，芳纶价格的也必将会大幅度下降。基于芳纶轮胎具有节油、生热低、舒适性好、使用寿命长等一系列优点，因此芳纶轮胎的价格无疑会得到提高，据市场预测，以芳纶作带束层的高性能轮胎单胎价格可提高5%～10％，因此即使在目前芳纶价格较高的情况下，芳纶轮胎的经济效益也优于同规格的钢丝胎，对于低宽断面、大直径轮辋、高速度级别的高档胎来说，其经济效益则会更高。随着芳纶价格的降低，经济效益的增加，芳纶帘线在高性能轮胎中的应用将日益广泛。□ 视点·专题对位芳纶 17··

棉纤维的性能及其应用

棉纤维的性能及其应用 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】

课文翻译：吸湿性和良好的吸湿排汗性能使棉纤维的一个更舒适的一个比较高的水平。因为在纤维素的羟基基团，棉花对水有很强的吸引力。当水进入纤维棉，膨胀，其截面变得更圆。水分和膨胀时湿让棉花吸收水的重量约四分之一的高亲和力的能力。这意味着，在炎热的天气里，身体的汗会吸收棉织品，沿运纱布的外表面和蒸发到空气中。因此，身体会帮助维持其温度。不幸的是，棉花的亲水性使得它容易受到水渍。如在咖啡或葡萄汁的水溶性色素会渗入纤维随着水；当水分蒸发，着色剂是困在纤维。也许主要的缺点，棉织品是他们的倾向，皱纹和去除皱纹的困难。棉纤维的刚度降低纱线抗起皱能力。当纤维弯曲的一种新的配置，氢债券持有的纤维素链在一起破裂和分子滑动以减少纤维中的应力。在新的位置的氢键的改革，所以当破碎力去除纤维保持在新的位置。这是氢键，有助于保持皱纹的断裂和改革，使棉织品要熨。棉花是具有良好的耐磨性和尺寸稳定性好，中等强度的纤维。这是抵抗酸，碱和有机溶剂，通常提供给消费者。但由于它是一种天然物质，它是受攻击的昆虫，霉菌和真菌。最突出的是棉花霉烂的倾向，如果允许存在潮湿。棉花抗太阳光和热，虽然直接暴露于恒定的强烈的阳光会引起黄的最终降解纤维。变黄时也可能出现在气干燥器干燥棉织品。颜色的变化是一种化学反应的纤维素和氧或氮氧化物之间在热空气中干燥的结果。棉花将保留其白度较长时，线干或在电干燥器中干燥。主要感兴趣的是事实，棉纱时干时湿比。此属性的宏观和微观结构特征的纤维的结果。当水被吸收，纤维膨胀，其截面变得更圆。通常这种大量的外来物质的吸收会导致内部应力较高，导致纤维弱化。然而，棉花，水的吸收导致的内部应力减少。因此，减少内部应力来克服，肿胀的纤维变得更强。同时，在纱线溶胀纤维按对彼此更强烈。的内部摩擦增强纱线。此外，所吸收的水作为一个内部润滑剂，赋予纤维较高水平的灵活性。这说明棉花衣服更容易熨潮湿时。纯棉织物易收缩不利于洗涤。也许比任何其他纤维，棉满足服装，家居家具，休闲的要求，和工业用途。它提供了强大的，面料轻薄，柔软，易干燥，易清洗。在服装，棉提供服装，舒适，容易干燥，在明亮的，持久的色彩，容易照顾。主要的缺点是一种棉纱和棉布收缩起皱的倾向。收缩可以由应用程序的控制防缩整理。免烫性能可以通过化学处理或由棉纤维混纺传授更多的抗皱，如涤纶。在居家摆设，耐用是棉花，织物一般服务。虽然他们可能缺乏来自其他纤维材料的形式出现，棉织品提供一个舒适，温馨的环境。棉织物一直是几十年来的床单和毛巾的支柱，因为他们是舒适，耐用，和吸湿剂。涤/棉混纺织物提供没有铁的床单和枕套，保持一个清晰的现代消费，新鲜的感觉。用于娱乐用途，棉花已被用于帐篷和野营装备，船帆，运动鞋和运动服。棉花是特别适合的帐篷。一个帐篷织物必须能够“呼吸”，让居住者不被自己的二氧化碳。此外，与外界空气交换减少湿度在帐篷和使它变得闷。机织物棉可以打开足够舒适，提供良好的透气性。帐篷也流下的水，当被雨水打湿，棉纱膨胀，降低纱线和抗水渗透之间的间隙。今天，然而，沉重的帆布齿轮被取代的轻质尼龙检测设备。

芳纶纤维材料及其应用

芳纶纤维材料及其应用摘要：本文对芳纶纤维的发展概况，结构性能以及主要应用领域作简单介绍。最后分析一下芳纶纤维的发展前景。关键词：芳纶纤维材料；芳纶1313；芳纶1414；结构性能；应用；发展前景 Aramid fiber material and its application Abstract：In this paper, the general development of aramid fiber, structure, performance and main application field are introduced.Finally, analysis of the development of the aramid fiber Key words:Aramid fiber material;Aramid 1313; Aramid 1414;Structure performance; Application; Future development 1 芳纶纤维概况芳纶纤维即芳香族聚酞胺纤维，是以芳香族化合物为原料经缩聚纺丝制得的合成纤维。芳香族聚酰胺纤维首先是由美国杜邦公司于1965年引入市场的。这种间位取向的芳香族聚酰胺纤维称作Nomex。上世纪70年代早期，杜邦公司开发了第二种产品即对位芳香族聚酰胺纤维Kevlar，并且此后一直占据芳纶的首要地位，直到1986年荷兰Akzo公司的Twaron、1987年日本帝人公司的Technora及俄罗斯的ARMOC纤维的出现，才使Kevlar独占体系崩溃。[1] 芳纶纤维工业化的产品有两种：芳纶1313（全称为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维）和芳纶1414（全称为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维）。芳纶纤维具有良好的抗冲击和耐疲劳性能，有良好的介电性和化学稳定性，耐有机溶剂、燃料、有机酸及稀浓度的强酸、强碱，耐屈折性和加工性能好。它可用普通织机编织成织物，编织后其强度不低于原纤维强度的90%[2]。 2 芳纶1313 2.1发展情况芳纶1313最早由美国杜邦公司研制成功并实现工业化生产，产品注册为Nomex（诺美克斯）。1967年正式工业化生产。是一种耐高温纤维，由聚间苯二甲酰间苯二胺构成，是目前所有耐高温纤维中产量最大，应用最广的一个品种。日本Teijin公司于1974年也成功实现商业化，商品名为Conex ，其主要侧重纤维的开发，除常规纤维品种外，还有染色纤维、高度阻燃稳定纤维Conex FR和耐候性极好的Conex L。另外，还有日本Unitika公司的

芳纶纤维概述

芳纶纤维凡聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺键构成，且其中至少85%的酰胺基直接键合在芳香环上，每个重复单元的酰胺基中的氮原子和羰基均直接与芳香环中的碳原子相连接并置换其中的一个氢原子的聚合物称为芳香族聚酰胺纤维，我国定名为芳纶纤维。芳纶纤维有两大类：全芳族聚酰胺纤维和杂环芳族聚酰胺纤维。全芳族聚酰胺纤维主要包括对位的聚对苯二甲酰对苯二胺和聚对苯甲酰胺纤维、间位的聚间苯二甲酰间苯二胺和聚间苯甲酰胺纤维、共聚芳酰胺纤维以及如引入折叠基、巨型侧基的其它芳族聚酰胺纤维。杂环芳族聚酰胺纤维是指含有氮、氧、硫等杂质原子的二胺和二酰氯缩聚而成的芳纶纤维，如有序结构的杂环聚酰胺纤维等。1、聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）纤维 PPTA纤维是芳纶在复合材料中应用最为普遍的一个品种。中国于80年代中期试生产此纤维，定名为芳纶1414（芳纶II）。芳纶纤维具有优异的力学、化学、热学、电学等性能。PPTA纤维具有高拉伸强度、高拉伸模量、低密度、优良吸能性和减震、耐磨、耐冲击、抗疲劳、尺寸稳定等优异的力学和动态性能；良好的耐化学腐蚀性；高耐热、低膨胀、低导热、不燃、不熔等突出的热性能以及优良的介电性能。

2、聚对苯甲酰胺（PBA）纤维中国于80年代初期曾试生产此纤维，定名为芳纶14（芳纶I）。芳纶I的拉伸强度比芳纶II低约20%，但拉伸模量却高出50%以上。芳纶I热老化性能好，这些性能用作某些复合材料的增强剂是很有利的。 3、芳纶共聚纤维采用新的二胺或第三单体合成新的芳纶是提高芳纶纤维性能的重要途径。（1）对位芳酰胺共聚纤维它是由对苯二甲酰氯与对苯二胺及第三单体3，4'-二氨基二苯醚在N，N'-二甲基乙酰胺等溶剂中低温缩聚而成的。共聚物溶液中和后直接进行湿法纺丝和后处理而得的各种产品。（2）聚对芳酰胺苯并咪唑纤维一般认为它们是在原PPTA的基础上引入对亚苯基苯并咪唑类杂环二胺，经低温缩聚而成的三元构聚芳酰胺体系，纺丝后再经高温热拉伸而成。 ◆芳纶纤维的应用 1、先进复合材料：（1）航空航天领域；（2）舰船中的应用；（3）汽车工业。 2、防弹制品：（1）硬质防弹装甲板；（2）软质防弹背心。

芳纶纤维

芳纶纤维摘要：芳纶纤维是一种新型高科技合成纤维，是由美国杜邦公司在2O世纪60年代成功开发并率先产业化的纤维产品。芳纶纤维的问世被认为是材料界发展的一个重要里程碑。由于芳纶纤维具有优良的性能，在我国的航空航天，体育用材料，轮胎，高强绳索等材料中有广泛的应用，因此受到了普遍的关注。本文介绍了芳纶纤维的结构、性能、用途及生产方法,分析了芳纶纤维的国内外发展现状,并对我国发展高性能芳纶纤维提出了几点建议。关键词:芳纶纤维;结构;性能;用途;生产技术;发展建议芳纶纤维主要分为对位芳纶纤维(芳纶1414)和间位芳纶纤维(芳纶1313)。芳纶纤维是一种高性能合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的0．2倍左右。此外，芳纶纤维还具有良好的绝缘性和抗老化性能，其应用领域十分广泛。对位芳纶纤维主要用于橡胶增强制品、防弹织物、复合结构材料、线缆材料、隔热隔声、防辐射结构板等。间位芳纶纤维主要用于电器绝缘纸、阻燃织物、隔热隔声、防辐射结构板、飞行器承力结构材料、烟尘过滤袋等。 1、芳纶纤维结构芳纶纤维的全称是芳香族聚酰胺纤维, 是一种高强度、高模量、低密度和高耐磨性的有机合成纤维。芳纶分为对位芳纶纤维(PPTA)和间位芳纶纤维( PMIA)两种。聚对苯二甲酰对苯二胺纤维是PPTA最有代表性的一种, 英文全称 AramidFiber ,其化学结构式如下图：关于芳纶纤维的微观结构,颇具代表性的主要有皮、芯层结构模型,Morgan 等人认为,每一根单纤均具有可区分的皮、芯特征,皮层和芯层具有不同的结构和性能。皮层厚度在0.1-lμm,且表现出类似小云母片的结构形态,在长度方向上则保持结构一致性,而芯层却没有这种结构。阿克苏·诺贝尔公司的科学家van A

棉纤维的性能及其应用

棉纤维的性能及其应用 Prepared on 22 November 2020

主要感兴趣的是事实，棉纱时干时湿比。此属性的宏观和微观结构特征的纤维的结果。当水被吸收，纤维膨胀，其截面变得更圆。通常这种大量的外来物质的吸收会导致内部应力较高，导致纤维弱化。然而，棉花，水的吸收导致的内部应力减少。因此，减少内部应力来克服，肿胀的纤维变得更强。同时，在纱线溶胀纤维按对彼此更强烈。的内部摩擦增强纱线。此外，所吸收的水作为一个内部润滑剂，赋予纤维较高水平的灵活性。这说明棉花衣服更容易熨潮湿时。纯棉织物易收缩不利于洗涤。也许比任何其他纤维，棉满足服装，家居家具，休闲的要求，和工业用途。它提供了强大的，面料轻薄，柔软，易干燥，易清洗。在服装，棉提供服装，舒适，容易干燥，在明亮的，持久的色彩，容易照顾。主要的缺点是一种棉纱和棉布收缩起皱的倾向。收缩可以由应用程序的控制防缩整理。免烫性能可以通过化学处理或由棉纤维混纺传授更多的抗皱，如涤纶。在居家摆设，耐用是棉花，织物一般服务。虽然他们可能缺乏来自其他纤维材料的形式出现，棉织品提供一个舒适，温馨的环境。棉织物一直是几十年来的床单和毛巾的支柱，因为他们是舒适，耐用，和吸湿剂。涤/棉混纺织物提供没有铁的床单和枕套，保持一个清晰的现代消费，新鲜的感觉。用于娱乐用途，棉花已被用于帐篷和野营装备，船帆，运动鞋和运动服。棉花是特别适合的帐篷。一个帐篷织物必须能够“呼吸”，让居住者不被自己的二氧化碳。此外，与外界空气交换减少湿度在帐篷和使它变得闷。机织物棉可以打开足够舒适，提供良好的透气性。帐篷也流下的水，当被雨水打湿，棉纱膨胀，降低纱线和抗水渗透之间的间隙。今天，然而，沉重的帆布齿轮被取代的轻质尼龙检测设备。

常用纺织纤维的主要特性(精)

常用纺织纤维的主要特性腈纶概况：腈纶的为聚丙烯腈纤维，它是用85以上的丙烯腈和少量第二、第三单体共聚，通过湿法或干法纺丝而制得的。腈纶于1950年在美国开始工业化生产，是目前主要的合成纤维品种之一。由于腈纶的性质类似羊毛，所以它又称为“合成羊毛”。腈纶生产以短纤维为主，它可以纯纺，也可以与羊毛或其他纤维混纺，制成衣着用织物，毛线、毛毯和针织品，特别适用于作窗帘。腈也可制长丝束，供加工成腈纶膨体纱。此外，腈纶还是生产碳纤维的主要原料。腈纶的主要物理和化学性质 1．形态腈纶的纵面或有少量沟槽，截面随纺丝方法不同而异，干法纺丝的纤维截面呈哑铃形，湿法纺丝的则为圆形。 2．强伸性和弹性腈纶的强度为17.6～30.8cN/tex，比涤纶和锦纶都低，其断裂伸长率为25～46，与涤纶、锦纶相仿。腈纶蓬松、卷曲而柔软，弹性较好，但多次拉伸的剩余变形较大，因此腈纶针织的袖口、领口等易变形。 3．吸湿性和染色性腈纶结构紧密，吸湿性低，一般大气条件下回潮率为2左右。此外，腈纶的染色性不够好，但现在可采用阳离子染料染成各种鲜艳的色泽。 4．耐光性腈纶耐光性和耐气候性特别优良，在常见纺织纤维中最好。腈纶放在室外曝晒一年，其强力只下降20，因此腈纶最适宜做室外用织物。 5．耐酸碱性腈纶具有较好的化学稳定性，耐酸、耐弱碱、耐氧化剂和有机溶剂。但腈纶在碱液中会发黄，大分子发生断裂。 6．其他性质腈纶的准结晶结构使纤维具有热弹性，所以腈纶可制成各种膨体纱。此外，腈纶耐热性好，不发霉，不怕虫蛀，但耐磨性差，尺寸稳定性差。腈纶相对密度较小。涤纶的染色性差，一般应采用高温高压染色。 4．其他性质涤纶的耐热性很强，耐光性仅次于腈纶，导电性差，易产生静电，织物易吸尘沾污。涤纶具有良好的化学稳定性，且不易发霉和虫蛀。氨纶概况：氨纶是聚氨基甲酸酯弹性纤维在我国的商品名称。氨纶于1959年开始工业化生产，它主要编制有弹性的织物，通常将氨纶丝与其他纤维纺成包芯纱后，供织造使用。它可用于制造各种内衣、游泳衣、紧身衣、牛仔裤、运动服、带类的弹性部分等。氨纶制成的服装，穿着舒适，能适应身体各部分变形的需要，并能减轻服装对身体的束缚感。氨纶的主要物理和化学性质 1．形态聚酯型弹性纤维的截面呈蚕豆状，聚醚型弹性纤维的截面呈三角形。 2．强伸性和弹性氨纶的强度很低，其长丝的断裂强度约4～9cN/tex，但氨纶的伸长很大，断裂伸长率达450～800，并且弹性很好。因此高伸长、高弹性是氨纶的最大特点。 3．吸湿性和染色性氨纶吸湿性较差，在一般大气条件下回潮率为0.8～1左右。但其染色性能较好。 4．其他性质氨纶的密度较好，仅为1～1.3g/cm3。此外，氨纶的耐酸碱性、耐溶剂性、耐光性、耐磨性都较好。丙纶概况：丙纶是聚丙烯纤维的商品名称，它是由丙烯作原料经聚合、熔体纺丝制得的纤维。丙纶于1957年正式开始工业化生产，是合成纤维中的后起之秀。由于丙纶具有生产工艺简单，产品价廉，强度高，相对密度轻等优点，所以丙纶发展得很快。目前丙纶是合成纤维的第四大品种。丙纶的生产包括短纤维、长丝和裂膜纤维等。丙纶膜纤维是将聚丙烯先制成薄膜，然后对薄膜进行拉伸，使它分裂成原纤结成的网状而制得的。丙纶大量用于制造工业用织物、非织造织物等。如地毯、工业滤布、绳索、渔网、建筑增强材料、吸油毯以及装饰布等。在民用方面，丙纶可以纯纺或与羊毛、棉或粘纤等混纺来制作各种衣料。此外，丙纶膜纤维可用作包装材料。丙纶的主要物理和化学性质 1．形态丙纶的纵面平直光滑，截面呈圆形。 2．密度丙纶最大的优点是质地轻，其密度仅为0.91g/cm3是常见化学纤维中密度最轻的品种，所以同样重量的丙纶可比其他纤维得到的较高的覆盖面积。 3．强伸性丙纶的强度高，伸长大，初始模量较高，弹性优良。所以丙纶耐磨性好。此外，丙纶的湿强基本等于干强，所以它是制作渔网、缆绳的理想材料。 4．吸湿性和染色性丙纶的吸湿性很小，几乎不吸湿，一般大气条件下的回潮率接近于零。但它有芯吸作用，能通过织物中的毛细管传递水蒸气，但本身不起任何吸收作用。丙纶的染色性较差，色谱不全，但可以采用原液着色的方法来弥补不足。 5．耐酸耐碱性丙纶有较好的耐化学腐蚀性，除了浓硝酸，浓的苛性钠外，丙纶对酸和碱抵抗性能良好，所以适于用作过滤材料和包装材料。 6．耐光性等丙纶耐光性较差，热稳定性也较差，易老化，不耐熨烫。但可

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