高性能纤维的特性和发展

主要介绍了列入我国《“十一五”科技攻关和产业化项目指南》的6项高性能纤维碳纤维、芳纶、玄武岩纤维及其复合材料、聚苯硫醚、高强高模聚乙烯的简要性能,和其它高性能纤维PBO纤维、聚酰亚胺纤维、聚四氟乙烯纤维的简要性能,最后指出了它们发展的方向。     

超细羊毛和羊绒的弯曲压缩性能对比研究北大核心

采用JQW03单纤维压缩弯曲仪对细度相近的超细羊毛、羊绒进行弯曲压缩性能测试,通过对测试得到的峰值力、等效弯曲模量、抗弯刚度和弯曲压缩曲线进行对比分析,得出超细羊毛和羊绒纤维在弯曲压缩性能上的差异。实验结果表明:羊绒纤维的峰值力、抗弯刚度和等效弯曲模量均小于超细羊毛纤维,超细羊毛弯曲压缩过程所受的弯曲载荷在0.25 m N左右,而羊绒所受的弯曲载荷在0.25 m N以下,即在同样的条件下,羊绒更容易被压弯,也就是羊绒纤维比超细羊毛纤维柔软;羊毛的弯曲压缩曲线较平缓,羊绒纤维的弯曲压缩曲线出现多峰。     

不同产区变异山羊绒纤维的弯曲性能研究

采用JQW03C单纤维压缩弯曲仪,对不同产区、不同类型的变异山羊绒单纤维压缩弯曲性能进行测量。研究表明,对于不同产区纤维的压缩弯曲性能,变异的程度有所差别,产区间峰值力、抗弯刚度有差异;对于不同类型纤维的压缩弯曲性能,绒纤维、二细纤维变化较小,两型纤维与粗毛变化最大。     

纤维端尺寸对单纤维弯曲性能的影响

运用有限元的方法,在准静态条件下将被模拟的单纤维几何尺寸采用多节点、方形、连续的三维有限单元进行离散化,进而研究不同粗细直径纤维端对单纤维弯曲性能的影响。在悬臂梁弯曲模式下,通过有限元模拟计算得出纤维端尺寸的单纤维的抗弯刚度。结果表明:纤维端尺寸不同对单纤维弯曲性能影响明显;对于平均直径相同的单纤维,纤维端直径较细的纤维比纤维端直径较粗的纤维易弯曲。     

常用高性能纱线弯曲刚度的测量和表征

由于轴向织物增强薄壳体复合材料越来越成为研究的热点课题。衬纱是轴向织物的重要组成部分,弯曲变形是织物变形的主要形式,因此,衬纱的弯曲刚度对织物的三维成型性能有着重要影响。本文借助KES织物风格仪,通过测量最大弯矩值M_max和拟合斜率值s,表征四种常用高性能纱线的弯曲刚度。实验结果表明：在相同线密度下,高性能纱线的弯曲刚度大于传统纱线的弯曲刚度,四种高性能纱线的弯曲刚度由大到小依次是碳纱线、玻璃纱线、高强聚乙烯纱线、芳纶纱线;高性能纱线的弯曲刚度受纱线中单丝的排列、聚集状态影响,并且随着进入角度的增加而减小。     

芳香族聚酰胺纤维的性能与应用

芳香族聚酰胺纤维是一种高技术含量和高附加值的特种高性能纤维,这类纤维品种很多,结构和性能差异较大。本文研究了芳纶1414(Kevlar129)、芳纶1313(Nomex)和芳砜纶三种典型的芳香族聚酰胺纤维的性能和应用。主要测试比较了三种纤维的强伸性、耐热性和阻燃性。研究结果表明,强伸性:芳纶1414芳纶1313芳砜纶;耐热性:芳砜纶芳纶1313芳纶1414;阻燃性:芳砜纶芳纶1313芳纶1414。因此,芳纶1414作为轮胎帘子线和防弹等高强度材料,而芳纶1313和芳砜纶作为耐高温和阻燃材料。     

变异山羊绒压缩弯曲性能研究

采用JQW03单纤维压缩弯曲仪,对不同羊种、不同类型的变异山羊绒单纤维压缩弯曲性能进行测量。研究表明,对于不同羊种纤维的压缩弯曲性能,在绒纤维中,羔羊的峰值力和抗弯刚度都比较小,而公羊的峰值力和抗弯刚度都比较大;二细纤维中,公羊的峰值力和抗弯刚度比较大;而两型纤维和粗毛中,都是母羊的峰值力和抗弯刚度比较大。不同纤维类型比较可知,绒纤维和二细纤维的抗弯刚度较小,而两型纤维和粗毛很大,另外,二细纤维、两型纤维、粗毛的压缩弯曲过程相似,绒纤维则略微不同。此实验结果可为今后变异山羊绒的改性提供一定的理论依据。     

高性能纤维的发展及应用

介绍了芳纶、Basofil、Visil、Lenzing Viscose FR、PBI、PBO、可乐纶K-Ⅱ、高性能聚乙烯等纤维的性能及其发展应用情况。     

超细羊毛和羊绒的弯曲压缩性能对比研究

采用JQW03单纤维压缩弯曲仪对细度相近的超细羊毛、羊绒进行弯曲压缩性能测试,通过对测试得到的峰值力、等效弯曲模量、抗弯刚度和弯曲压缩曲线进行对比分析,得出超细羊毛和羊绒纤维在弯曲压缩性能上的差异。实验结果表明:羊绒纤维的峰值力、抗弯刚度和等效弯曲模量均小于超细羊毛纤维,超细羊毛弯曲压缩过程所受的弯曲载荷在0.25 m N左右,而羊绒所受的弯曲载荷在0.25 m N以下,即在同样的条件下,羊绒更容易被压弯,也就是羊绒纤维比超细羊毛纤维柔软;羊毛的弯曲压缩曲线较平缓,羊绒纤维的弯曲压缩曲线出现多峰。     

毛纤维刺扎力学行为的测量

根据毛织物表面的毛羽对皮肤的刺扎作用 ,建立单纤维轴向压缩弯曲模型 ,利用自制的单纤维压缩弯曲仪 ,实测毛纤维刺扎特征曲线 ,结果验证了最大刺扎力与纤维形态参数间的基本关系。研究结果对毛织物服用性能的改进具有指导意义。     

高强高模聚乙烯纤维在墙体上的应用研究

高强高模聚乙烯纤维是一种高性能纤维,质量轻,强度大,模量高,设计了4类高强高模聚乙烯纤维老化试验,以纤维在酸、碱、干热和水浴热作用下的老化特征来分析其作为墙体增强材料的可用性。根据对纤维的老化试验和其性能分析得出,此纤维对环境条件的适应性较好,同已经在墙体建筑中使用的芳纶纤维相似,可以作为墙体建筑的增强材料。     

芳砜纶高温烟气除尘过滤应用性能的试验研究

芳砜纶(PSA纤维)是我国具有自主知识产权并已实现产业化生产的耐高温纤维。对PSA纤维在高温烟气除尘领域中的应用性能做了针对性较强的试验研究。由PSA纤维与其他常见耐高温滤料用纤维的耐化学性能试验结果表明,PSA纤维的耐酸性能与芳纶1313相近,低于PPS纤维和PI纤维;耐强碱性能略差于芳纶1313,优于PI纤维。由PSA纤维针刺毡耐高温性能的试验结果表明,由于PSA纤维突出的耐高温性及高温尺寸稳定性,PSA纤维针刺毡的尺寸稳定性、机械性能和透气性等受高温环境影响较小,能够满足高温环境下的长期使用要求。     

高性能纤维性能分析

分析了碳纤维、超高强聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并双唑(PBO)纤维和M 5纤维等高性能纤维的重要特性以及它们的应用状况。     

高性能纤维纸的制备与应用

近年来,技术含量高、用途广、附加值高的高性能纤维纸成为研究热点。目前常见的用于制备高性能纤维纸的原料有芳纶、碳纤维、聚酰亚胺纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维(PBO)、聚苯并咪唑纤维(PBI)、碳化硅纤维、聚四氟乙烯纤维、玄武岩纤维等。加工方法主要分为湿法与干法两种。本文主要介绍了国内外在高性能纤维纸的研究、制备及应用等方面的一些进展,并对今后这一领域的研究重点进行了分析。     

羊毛和羊驼毛纤维弯曲性能的评价

单纤维弯曲性能的评价是研究纤维自身弯曲性质和纺织品柔软性能的重要方面.文章采用纤维轴向压缩弯曲法测量了单纤维弯曲性能.结果表明,羊驼毛比羊毛有更高的抗弯性能,即较刚硬,但羊驼毛纤维表面摩擦阻力较低,即纤维间易于滑移,因此羊驼毛织物手感柔软的主要原因是纤维间的滑移.     

间位与对位芳纶纤维造纸性能比较

本文介绍了芳纶1313和芳纶1414短纤维及浆粕纤维的纤维形态,并对比论述了芳纶纤维在造纸过程中的行为和性能.     

灰色聚类分析在织物热学性能评价中的应用

为探讨酚醛纤维织物的热学性能,将酚醛纤维应用于消防领域,选取5种消防常用的织物聚酰亚胺织物、芳纶1313织物、芳纶1414织物、阻燃棉织物、碳纤维织物为研究对象,在相同条件下进行热学试验并将热导率、热扩散系数、比热、经向极限氧指数、纬向极限氧指数等作为研究指标,研究相同面密度的不同种类织物的热学性能。单一的指标对比不能综合评价出6种织物热学性能的优劣,利用灰色聚类分析理论对这5个指标进行聚类分析,对其热学性能进行综合评价。结果表明:酚醛纤维织物与聚酰亚胺织物具有较好的热学性能,芳纶1313织物的热学性能次之,芳纶1414织物、阻燃棉织物、碳纤维织物的热学性能最差。     

海水环境对国产芳纶1313性能的影响

利用海水对国产芳纶1313进行处理,测试海水浸泡前后芳纶1313的质量、线密度、断裂强力、断裂伸长率等指标的变化情况;采用扫描电子显微镜,观察海水处理前后纤维表面和断面形貌。结果表明:芳纶1313经海水的长期浸泡后会受到侵蚀,使芳纶1313的质量、线密度、强力等下降,从而影响芳纶1313制品的耐用性。     

Measurement of the Longitudinal Mechanical Properties of High-performance Fibres

Measurement of the longitudinal-compression modulus for aramid and carbon fibres is introduced. The ‘micro-composite method’ is used to measure the stress–strain property of the fibres in longitudinal compression. The micro-composite is a uniaxial fibre and epoxy-resin composite of cylindrical shape, 5 mm in length and 1 mm in diameter. This small size realizes the high-volume fraction of the fibre, around 0.85, and causes compact packing of the fibres in the matrix. This compact packing may prevent buckling of the fibres during compression. The stress–strain curve in longitudinal compression is superimposed on the tensile stress–strain curve obtained by the extension of a single fibre. The two curves obtained by these very different methods are smoothly connected, and the full stress–strain curve covering the compression and extension is introduced for high-performance fibres such as aramid fibres and carbon fibres.     

酚醛纤维织物热湿舒适性的灰色聚类分析

为了解酚醛纤维织物的热湿舒适性,将酚醛纤维织物应用于消防领域,以酚醛纤维织物及消防服常用的阻燃棉布、芳纶1313 织物、聚酰亚胺织物为研究对象,对隔热性、保温性、透湿性、透气性和输水性这5 个指标进行测试,研究相同面密度的不同种类织物的热湿舒适性。利用灰色聚类分析理论对5 个指标进行聚类分析,对这4 种织物在不同环境下的热湿舒适性能做了综合评价。结果表明：在高温条件下,酚醛纤维织物具有较好的热湿舒适性,聚酰亚胺织物与阻燃棉布次之,芳纶1313 织物最差;在低温条件下,酚醛纤维织物也具有良好的热湿舒适性,聚酰亚胺织物次之,芳纶1313 物与阻燃棉布最差。