高强高模纤维.
高强高模聚乙烯醇纤维说明
高强高模聚乙烯醇纤维说明高强高模聚乙烯醇纤维简称（高强高模PV A纤维）是一种具有高抗拉强度、高杨氏模量、高耐碱性的合成纤维，该纤维是密度大、直径小，许多性能都优于其它合成纤维，同时对水泥、石膏等基材具有极强的亲和力。
一高强高模聚乙烯醇纤维的技术指标项目指标纤维直径(dtex) 2.0±2 （12±2μm）抗拉强度(cn/dtex) ≧ 11 (1428MPa)杨氏模量（cn/dtex）≧ 290 (37.9GPa)断裂伸度（%） 6～8密度（g/cm3） 1.3耐热水性（o C）≧ 104干热软化点（o C）≧ 216二不同有机纤维的物理力学性能三高强高模聚乙烯醇纤维应用我们只需要在水泥、石膏等基材中均匀加入0.3%～0.5%的高强高模聚乙烯醇纤维及少量的高分子聚合物，我们就可以有效的改变水泥、石膏等基材的脆性、消除这些基材在水化过程中产生的裂纹。
由于纤维的存在既消耗了能量又缓解了应力，阻止裂纹进一步发展，起到了阻断裂缝的作用，所以在水泥、石膏制品内掺入少量高强高模聚乙烯醇纤维，可以达到：1 提高基体的抗拉强度。
2 阻止基体原有缺陷裂缝的扩展，并延缓新裂缝的出现，提高耐水性、抗渗性、抗冻性。
3 提高基体的变形能力，从而改善其韧性和抗冲击能力。
由于参有高强高模聚乙烯醇纤维的基材可具有以上能力，所以可广泛应用于：1 大体积砂浆/混凝土浇筑2 工业及民用建筑的屋顶处理，地下室防水，内外墙薄抹灰砂浆3 粉体建材、抗裂砂浆、保温砂浆、粉刷石膏、粉刷腻子、嵌缝腻子4 道路、桥梁、高速公路的路面及护栏5 水坝、水池、停车场、飞机跑道及停机坪等混凝土浇筑。
6 隧道、矿井、地铁、边坡面等喷射混凝土7沿海滩涂、堤坝、盐碱地带、化工腐蚀场地。
8混凝土构件、欧式构件、城市艺术雕塑、预应力砼管、板材9轻质隔墙板、GRC板、保温板、装饰板、FC板。
高强高模聚乙烯醇纤维的生产工艺初探
高强高模聚乙烯醇纤维的生产工艺初探摘要随着我国经济的发展，社会需求不断扩大，聚乙烯醇纤维作为一种新型纤维，其高强、高模等特性得到了广泛应用。
本文介绍了高强高模聚乙烯醇纤维的生产工艺，主要包括原材料准备、热聚合、熔融吹丝、热定型、热整和织物表面处理等步骤。
其关键技术包括：熔体质量的控制、抗断裂性能和拉伸模量的调节、高温拉伸的改善以及熔融吹丝机械性能的稳定性等方面的技术工艺改进。
本文最后还对未来的研究以及发展进行了展望。
关键词：聚乙烯醇纤维，高强高模，生产工艺IntroductionPolyvinyl alcohol fiber (PVAF) has the advantages of good mechanical properties, high modulus, high temperature resistance, environmental protection, and low thermal shrinkage. It iswidely used in aerospace, petrochemical, shipbuilding, civil engineering, construction, and other fields. As the demand for high-strength and high-modulus PVAF increases, the production process is also constantly improving.Materials and Methods1. Raw Material PreparationPolyvinyl alcohol fiber is made from polyvinyl alcohol asthe main raw material. The polyvinyl alcohol must be refined and purified before being used as raw material. Refined polyvinylalcohol must be dried in a drying oven at a certain temperature and humidity to remove any moisture. The raw material must be tested for proper specifications before use.2. Heat Polymerization3. Melt Spinning4. Heat Setting5. Thermal Calendaring6. Fabric Surface TreatmentThe fabric surface is treated by a special process to improve the fabric performance, such as hydrophilicity, abrasion resistance, and flame retardancy.DiscussionThe key technologies of high-strength and high-modulus PVAF production process include: controlling the melt quality, adjusting the fracture resistance and tensile modulus, improving the high-temperature stretching, and stabilizing the mechanical properties of the melt spinning machine.。
高强高模pva纤维用途
高强高模pva纤维用途高强高模PVA纤维用途PVA纤维是一种新型的合成纤维，具有高强度和高模量的特点，被广泛应用于各个领域。
本文将重点介绍高强高模PVA纤维的用途。
1. 建筑领域高强高模PVA纤维在建筑领域有着广泛的应用。
首先，它可以用于加强混凝土结构，提高混凝土的强度和韧性，使建筑更加牢固和耐久。
其次，PVA纤维可以用于制作纤维增强复合材料，用于加固和修复老化或受损的建筑结构。
此外，PVA纤维还可以用于制作防水材料，提高建筑物的防水性能。
2. 纺织行业高强高模PVA纤维在纺织行业也有着重要的应用。
由于其高强度和高模量的特点，PVA纤维可以用于制作高性能的纺织品，如防弹衣、防刺织物等。
此外，PVA纤维还可以用于制作高强度的绳索、缆绳和织物，用于航海、登山等户外运动领域。
3. 医疗卫生高强高模PVA纤维在医疗卫生领域也有着重要的应用。
PVA纤维可以用于制作医用纱布、敷料和手术缝合线等，具有良好的生物相容性和可降解性，不会对人体造成刺激或排斥反应。
此外，PVA纤维还可以用于制作人工血管和组织工程支架等，用于修复和替代受损组织。
4. 电子行业高强高模PVA纤维在电子行业也有着广泛的应用。
PVA纤维可以用于制作电子产品的基板和封装材料，具有良好的绝缘性能和热稳定性。
此外，PVA纤维还可以用于制作电子器件的支撑材料和隔离材料，提高电子产品的可靠性和性能。
5. 汽车工业高强高模PVA纤维在汽车工业中也有着重要的应用。
PVA纤维可以用于制作汽车的车身结构和零部件，如车门、车顶和前挡风玻璃等，具有良好的强度和刚度，能够提高汽车的安全性和稳定性。
此外，PVA纤维还可以用于制作汽车的隔音材料和防振材料，提高汽车的舒适性和静音效果。
高强高模PVA纤维具有广泛的应用领域，包括建筑领域、纺织行业、医疗卫生、电子行业和汽车工业等。
随着科技的不断进步和需求的增加，相信高强高模PVA纤维在未来会有更多的应用和发展。
高强高模PVA纤维
高强高模PVA纤维高强高模聚乙烯醇（PVA）纤维是一种高性能纤维产品，具有良好的力学性能、生物相容性和低毒性。
由于其与水的亲和性较好，在碱性水泥浆中分散性好，特别是其较独特的表面结构使其具有良好的机械结合性，强度可达石棉增强水泥的2.5倍以上，因此，可用于水泥、陶瓷建筑材料的增强；同时，其优良的耐腐蚀性，还可用于绳缆、水产业；此外，由于其伸度小，与橡胶、塑料等高分子材料的粘合性好，可用于橡胶制品、涂布层、编织软管等的粘合；在人造肠和医用缝合线领域也有应用。
★绿色＋高性能，石棉的完美替代品。
2010年世界高强高模PVA纤维产量超过5.5万吨，主要用于替代石棉，主要生产企业包括日本可乐丽、尤尼契卡和我国的皖维高新三家公司。
作为建筑材料，石棉造成的环境污染及致癌危胁越来越受到公众的关注，近年来，随着禁用石棉国家数量的不断扩大，各国加快了寻找石棉替代品的步伐，纷纷采用改性腈纶、抗碱玻璃纤维、改性聚丙烯纤维、芳纶纤维、碳纤维或钢纤维等来增强水泥制品。
这些纤维中部分品种的强度和扬氏模量相对较高，但价格十分昂贵，如芳纶碳纤维等；改性腈纶、改性聚丙烯纤维虽然价格低，但强度和扬氏模量偏低，因此，应用受到一定的限制。
近20年来，日本、瑞士、意大利、联邦德国等对高强度、高模量抗碱性好的化学纤维代替石棉制造无石棉纤维水泥板、瓦、管材等进行了大量的研究与开发工作，由于高强高模PVA纤维具有强度和杨氏模量高、伸度低、耐酸碱性及抗溶剂性，耐日晒牢化，具有的独特横断面形状，与水泥粘着力好等优良特点，在代用石棉方面以其综合性能优势，性价比高等特点，被誉为石棉最理想的“绿色环保“替代品。
经大量的实验和建筑实践证明，1m3的混凝土中加入900g高强高模PVA纤维，纤维的总根数能达到3000万根，而且分布均匀，在混凝土的内部结构里能达到一个较好的承托效果。
特别是在防止混凝土早期容易出现的离析沉降裂缝、塑性裂缝、干缩裂缝方面，纤维的功能尤为明显。
[整理版]高强高膜聚乙烯纤维
![[整理版]高强高膜聚乙烯纤维](https://img.taocdn.com/s3/m/1dcdf938443610661ed9ad51f01dc281e43a5654.png)
高强高膜聚乙烯纤维的性能及其应用摘要：高强高模聚乙烯纤维是新兴的高分子纤维，与碳纤维、芳伦并列为三大高性能纤维，其性能优异，已在广泛应用于各个领域。
对此，本文对该纤维进行介绍，了高强聚乙烯纤维的性能及其应用发展。
1 高强高膜聚氯乙烯纤维的定义高强高模聚乙烯纤维(也称为超高分子量聚乙烯纤维，英文Ultr a High Molecular Weight Polyeth ylen e Fiber，简称UHMWPE)，是上世纪80年代初研制成功的高性能有机纤维，它是当今世界三大高科技纤维（碳纤维、芳伦、高强高模聚乙烯纤维）之一，是一种具有高度取向直链结构的纤维。
2.高强高膜聚乙烯纤维生产工艺方法UHMWPE 纤维的生产采用凝胶纺丝(又称冻胶纺丝) 方法进行。
现有的生产工艺可以分为两大类, 一类以DSM 和东洋纺为代表的干法纺丝法,另一类以Hon eywell 为代表的湿法纺丝法。
两者的主要区别是采用了不同的溶剂和后续工艺。
DSM工艺采用十氢萘溶剂。
十氢萘易挥发,可以采用干法纺丝, 省去了其后的萃取工段; Hon ey well 采用石蜡油溶剂,需要后续的萃取工段,用第2溶剂( 萃取剂) 将第1溶剂萃取出来。
Hon ey well 等公司采用的石蜡油( par affin oil) , 又称矿物油( min er al oil) 或者白油( whit e oil)。
一般为沸点高于350的烃类混合物。
国内现有的生产厂家大多数都采用石蜡油为溶剂的湿法纺丝工艺。
3. 高强高膜聚乙烯纤维的性能超高分子聚乙烯纤维具有高取向度，高结晶度，微纤沿拉伸方向排列规整度高，使用电子显微镜还能够观察到“串晶”结构。
这些结构赋予其良好的机械性能: 沿纤维轴向方向，纤维具有很高的耐拉伸性，比强度，比模量都较高; 即使在很低的温度下，该纤维仍能够保持柔软，有研究表明，即使在－ 150℃的条件下，纤维也无脆化点。
3.1 耐高能辐射性能超高分子量聚乙烯纤维在受到高能辐射，如电子射线或γ射线的照射时，分子链会发生断裂，纤维强度会降低。
《高技术纤维概论》教学课件—01高强高模聚乙烯纤维
航空航天
飞机驾驶舱内壁、飞机座舱防弹门、飞机翼尖结构、飞船结构、浮标飞机、航 天飞机着陆用减速降落伞
海洋工程
深海抗风浪网箱、负力绳索、重载绳索、救捞绳、拖拽绳、超级油轮、海洋操 作平台、灯塔等的固定锚绳、远洋捕鱼拖网
体育器材
安全帽、滑雪板、帆船板、钓竿、球拍、自行车、赛艇、帆船、网球拍、滑雪 橇、安全防护罩、登山绳、运动衣、击剑服
图1-4 相对分子质量与冻胶纺丝液最佳浓度的关系
凝胶丝条的超倍拉伸
高技术纤维概论
UHMWPE凝胶丝的超倍热拉伸一般须经3个阶段：
步骤一
步骤二
步骤三
初期阶段，拉伸温
度较低，约 90~133℃，拉伸黏 度是约50kJ/mol， 拉伸倍数在15倍以
下，此阶段是肩颈 拉伸，纤维结构主
要发生折叠链片晶 和分离的微纤运动， 片晶叠转化为纤维 结构
Smith等发明采用 冻胶纺丝方法-
超倍热拉伸技术制 备高模聚乙烯纤 维 ；美国的Allied
公司购买了该专利， 开发出了Spectra
系列产品
1984年
•荷兰DSM公司 与日本东洋纺 合资建厂，开 发了商品名为 • Dyncema的 高模聚乙烯纤
维
1990年
•DSM公司采用 的是以十氢萘 为溶剂的技术 路线，开发的
随拉伸温度 (143~145℃)和拉伸 倍数的提高，发生 的是均一拉伸，运 动的折叠链片晶开 始熔化，分离的微 纤逐渐聚集，纤维 形变增大，拉伸黏 度为150kJ/mol
当拉伸温度高于 143℃，分子运动激 烈，聚集的微纤分 裂，熔化的折叠链 片晶解体，在拉伸 力的作用下重排成 伸直链结晶，拉伸 黏度达300~600
高强高模聚乙烯纤维的用途
2024年高强高模聚乙烯纤维市场前景分析
2024年高强高模聚乙烯纤维市场前景分析引言高强高模聚乙烯（High Strength High Modulus Polyethylene，HMPE）纤维是一种具有强度高、模量高、重量轻等优点的纤维材料。
随着技术的不断进步和市场需求的增加，HMPE纤维在多个领域中得到广泛应用。
本文将对高强高模聚乙烯纤维市场的前景进行分析。
1. HMPE纤维市场需求分析HMPE纤维由于其出色的力学性能和轻质化特点，在许多领域中具有广泛的应用前景。
以下是对HMPE纤维市场需求的分析：1.1 安全防护领域需求增长随着人们对个人和职业安全的关注增加，安全防护领域对高强高模聚乙烯纤维的需求将持续增长。
HMPE纤维可以用于防弹衣、防刺割手套、安全救生绳索等产品，能够提供有效的人身安全保护。
1.2 航空航天领域广泛应用HMPE纤维由于其轻质化特点，被广泛应用于航空航天领域。
其高强度特性使其成为制造航空器零部件的理想材料，如制动缆绳、曳引绳等。
1.3 船舶工业领域需求增加船舶工业对高强高模聚乙烯纤维的需求也在不断增加。
HMPE纤维可以应用于制作船舶绳索、索具、缆绳等，其强度高、耐腐蚀性好，能够提供良好的性能。
2. HMPE纤维市场竞争分析在高强高模聚乙烯纤维市场中，存在着一定的竞争。
以下是对主要竞争对手的分析：2.1 公司A公司A作为市场的领先者，具有先进的生产技术和稳定的供应链。
其产品质量一直受到市场的认可，具有较高的市场份额。
2.2 公司B公司B在HMPE纤维市场中有一定的市场份额。
其产品质量稳定，价格相对较低，具有一定的竞争优势。
2.3 新兴竞争对手随着技术的进步，新兴竞争对手开始涌现。
这些新兴竞争对手具有较低的生产成本和创新的产品设计，对市场份额的争夺具有一定的威胁。
3. HMPE纤维市场发展趋势3.1 技术进步推动市场增长随着技术的不断进步，高强高模聚乙烯纤维的生产技术得到提升。
新的生产工艺和材料设计使得纤维的力学性能得到进一步提高，推动了市场的增长。
第5章 高强高模高分子材料
专用于纤维的概念介绍
(2) 断裂强度与相对断裂强度：是指测定纤维在标准 状态下受恒速增加的负荷作用直至断裂时的负荷值。 如果负荷是以纤维单位面积所受力的大小表示，断 裂强度的单位为帕（Pa）或千帕（kPa）。如果负 荷是以纤维的单位线密度所受的力的大小表示，则 测定的断裂强度称为“相对断裂强度”，法定计量 单位为牛顿/特（N/tex），过去常用的（非法定计 量单位）单位为克/旦。
模量/Gpa 模 量 密 度 熔点/℃ /cN/dtex /g.cm-3
14-17 1.38-1.40 255-265
4.9-5.7 4.4-5.7 3.1-4.5 2.8-5.3 2.6-3.5 0.33 0.40 0.61
26-40 28-42 15-20 12-20 17-22 580 640 660 620 10-24
数值 160 500 无强度损失 无强度损失 3170 2720 无模量损失
性能 在空气中高温下长期使用的温度℃ 分解温度℃ 拉伸强度MPa 在室温下16个月 在50℃空气中2个月 在100℃空气中
拉伸弹性模量GPa
在200℃空气中 在室温下16个月
在50℃空气中2个月
在100℃空气中 在200℃空气中 收缩率％ 热膨胀系数（10－6×℃－1） 纵向0－1000℃ 横向0－1000℃ 室温比热容（J/g.℃） 室温下导热系数[W/(m.K)] 垂直于纤维方向 平行于纤维方向 燃烧热（KJ/g）
无模量损失
113.6 110.3 4×10－4 －2 50 1.42 4.110×10－2 4.816×10－2 34.8
5.2.1.3 用途
表5-6
用途分类 产业用纺织品
Kevlar纤维的用途
具体说明 缆绳、编织线绳、编织带、织物（过滤布、 蓬布等）、非织造布 （耐热毡）、土工布 （增强材料） 防弹衣、切割料（安全手套、安全围裙等）、 防腐蚀衣 帘子线或帘子布、动力带、胶管（高压软管、 耐热软管等）、复合材料（航空机部件、压 力容器、体育用品、塑料增强等） 摩擦材料、密封材料、工业用纸（耐热绝缘 纸、工业特种纸） 建筑材料（幕墙、地基屋顶材料）、补强材 料（钢筋替代材料、筒管基材等）
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芳纶纤维
聚对苯二甲酰对苯二胺 通过液晶纺丝方法制成 分子链伸直平行排列 结晶度很高
芳纶的主要用途
复合材料增强
防弹材料
光缆、电缆加强材料
其他特殊用途
芳纶生产销售现状
已有30年的工业化历史 主要生产国：美国，日本，荷兰 目前世界市场供不应求
我国芳纶发展的情况
为分பைடு நூலகம்温度
商品名 Kevlar Vectran
强度 模量 (Gpa) (Gpa) 2.8 2.8 5.5 3-7 2.1 132 69 280 160 46
密度 熔点 (g/cm3) (℃) 1.44 1.4 1.59 0.98 1.32 560* 270 650* 140 245*
芳杂环纤维 PBO Torayca Kuvaion
PBO纤维-应用
长丝的应用，可用于轮胎、胶带(运输带)、胶管等橡胶制品的补强材 料；各种塑料和混凝土等的补强材料；弹道导弹和复合材料的增强组 分；纤维光缆的受拉件和光缆的保护膜；电热线、耳机线等各种软线 的增强纤维；绳索和缆绳等高拉力材料；高温过滤用耐热过滤材料； 导弹和子弹的防护设备、防弹背心、防弹头盔和高性能航行服；网球、 快艇、赛艇等体育器材；高级扩音器振动板、新型通讯用材料；航空 航天用材料等。 短切纤和和浆粕的应用，可用于摩擦材料和密封垫片用补强纤维；各 种树脂、塑料的增强材料等。 纱线的应用，可用于消防服；炉前工作服、焊接工作服等处理熔融金 属现场用的耐热工作服；防切伤的保护服、安全手套和安全鞋；赛车 服、骑手服；各种运动服和活动性运动装备；Carrace飞行员服；防 割破装备等。 短纤维的应用，主要用于铝材挤压加工等用的耐热缓冲垫毡；高温过 滤用耐热过滤材料；热防护皮带等。
PBO的合成
HO OH + H2N NH2 130-200oC HCl + HOOC COOH
PPA
N * O
N * O
PBO是由4，6—二氨基苯酚盐酸盐(二氨基间苯二酚盐酸盐)与对苯二甲酸以多 磷酸(PPA)为溶剂进行溶液缩聚而制得，也可利用P2O5脱水进行缩聚，PPA既 是溶剂，也是缩聚催化剂。
高强高模纤维
High strength and high modulus fiber
关于高强高模纤维
高强高纤维目前尚无确切的定义
强度： 模量：
>2GPa
>50GPa
主要的高强高模纤维
碳纤维 芳纶纤维
高强高模聚乙烯纤维
其它纤维
工业化高强纤维及性能
纤维种类 对位芳纶 聚芳酯 高强 PE 碳纤维 高强 PVA *
Dyneema 3.4
200-300 1.8
碳纤维
按用途分：
作烧蚀材料 （主要为粘胶基碳纤维）
作结构材料 （主要为聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维）
高强聚乙烯醇（PVA）纤维
高分子量原料，采用冻胶纺丝，超拉伸技
术
湿纺加硼交联技术
Poly-p-phenylenebenzobisthiazole （PBO）纤维
强度、模量比芳纶高出近一倍
中文名：聚对苯撑苯并双口恶唑，是一种杂环芳香 族的聚酰胺（分子式见下图）
高端PBO纤维产品的强度为5.8GPa，模量180GPa，在现有的化学纤维中最高； 耐热温度达到600℃，极限氧指数68，在火焰中不燃烧、不收缩，耐热性和难 燃性高于其它任何一种有机纤维。主要用于耐热产业纺织品和纤维增强材料。
荷兰，美国，日本，中国
产量：
目前约4000吨/年，供不应求
防弹UD是无纬复合材料
0° 层 90° 层
UD的组成
热熔PE层 UD 0°, 90° UD 0°, 90° 热熔PE层
面密度：145 g/m²
UD截面扫描电镜照片
我国高强PE技术的特征
采用白油或矿物油 凝固浴采用独特的配方，解决了并丝问
PBO纤维的卓越性能
耐热性和抗燃性，特别是PBO纤维的强度不仅超过钢纤维， 而且可凌驾于碳纤维之上。此外，PBO纤维的耐冲击性、 耐摩擦性和尺寸稳定性均很优异，并且质轻而柔软，是极 其理想的纺织原料。 PBO作为21世纪超性能纤维，具有十分优异的物理机械 性能和化学性能，其强力、模量为Kevlar(凯夫拉)纤维的 2倍并兼有间位芳纶耐热阻燃的性能，而且物理化学性能 完全超过迄今在高性能纤维领域处于领先地位的Kevlar纤 维。一根直径为1毫米的PBO细丝可吊起450千克的重量， 其强度是钢丝纤维的10倍以上。
超
PE冻胶纺溶剂及萃取剂
主要溶剂
十氢萘，煤油，白油，矿物油
主要萃取剂
汽油，低聚烃，卤代烃，苯及其衍生物
PE冻胶纺工艺关键
浓度：3%
- 10%
采用双螺杆帮助溶解和脱泡 用特殊的凝固浴解决并丝问题 分多级达到40倍以上拉伸 溶剂及萃取剂回收分离
高强PE的工业生产
主要生产国：
我国开发芳纶已有20年 东华大学是最早参与研究的单位之一，有
自主的知识产权
目前准备开发芳纶纸
高强高模PE纤维
原料：分子量150-600万 采用冻胶纺丝，超拉伸技术 纤维具有部分伸直链结构
冻胶纺丝主流程
纺丝
溶解 脱泡 冻胶丝络筒
拉伸
挤出成型
凝固
集束 倍拉伸
萃取 卷绕
干燥
题
各生产厂有自己的知识产权
所有的生产厂，技术均由东华大学化纤
研究所提供
国产和进口PE纤维性能比较
生产厂 强度
(cN/dtex)
PBO纤维与其他高性能纤维的比较
性能指标 纤维品种 zylonHM zylonAS 对位芳族聚酰胺 同位芳族聚酰胺 钢纤维 碳纤维 高模量聚酯 聚苯并咪唑(PBI) 断裂强度 模量 N/tex 3.7 3.7 1.95 0.47 0.35 2.05 3.57 0.28 GPa 280 180 109 17 200 230 110 5.6 断裂伸长率 % 2.5 3.5 2.4 22 1.4 1.5 3.5 30 密度 g/cm3 1.56 1.54 1.45 1.38 7.80 1.76 0.96 1.40 回潮率 % 0.6 2 4.5 4.5 0 0 1.5 68 68 29 29 16.5 41 LOI 裂解温度 ℃ 650 650 550 400 150 550