第九章无机纤维.
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1、第九章 无机纤维无机纤维是指由天然无机物经物理或化学方法加工制成的仍属于无机物质的纤维材料。 第一节 金属纤维的结构性能特征p213金属纤维是指由金属材料制成的具有细长形态及有一定可挠性的纤维材料。金属纤维可以单独制成纱线使用，也可以和其他纺织纤维混合在一起形成纱线使用，或直接混合成为非织造织物，更多的使用形式是将无机纤维或者织物直接与其他材料（如树脂、水泥）复合在一起使用。方法类型成形方法举例线材拉伸法切削成形法溶解纺丝法粉末冶金法单丝拉伸法（单纤维拉绅法）、复丝拉伸法（集束拉伸法）旋削法、金属丝切割法、高频振动切削法、融液纺丝法、玻璃包覆纺丝法、喷液急冷法、粉末-粘结剂烧结法表9-2 不锈
2、钢纤维与其他纤维的性能比较p214纤维性能不锈钢纤维玻璃纤维棉纤维锦纶纤维涤纶纤维比重（kg/m3）7.982.51.541.141.38初始模量(CN/dtex) 34231068937.126.54462相对强度(CN/dtex) 2.74.58020028713.86.24.25.2结节强度(CN/dtex) 1.92.50.92.74.94.36.03.84.4伸长率（%）1.02.03.137284520323%伸长时的回弹率（%）100(1.0%时)66(1.5%时)10074(2.0%时)45(5.0%时)9810095100标准回潮率（%）007.03.55.00.40.5软化
3、点（k）1023453513溶解点（k）16731723488493528533热特征700（k）时强度损失10%不燃，616（k）时，强度损失50%393（k），1.8104秒时黄变，423(k )时分解从溶融起开始燃烧从溶融起开始燃烧体积比电阻（108m)72210174.5101971014对酸的影响对硝酸、磷酸稳定，受盐酸、硫酸侵害能为热磷酸、浓硫酸、浓盐酸溶解能为热稀薄酸、冷强酸分解浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸能发生伴有溶解的部分分解。浓盐酸、75%硫酸、浓硝酸能使强度下降对碱的影响不受影响受侵害在氢氧化纳中膨润有一定耐碱能力强碱条件下强度下降纤维性能不锈钢纤维玻璃纤维棉纤维锦纶纤维涤纶纤
4、维（一）融液纺丝法p216金属在喷入煤气的作用下溶融成液态。从坩锅下方的喷丝口喷出，喷丝口下方侧向吹入的煤气在溶体表面形成氧化皮膜，可防止金属液固化成液滴，依靠长丝下端1020m/s的卷取速度可以获得直径100300m的连续长丝纤维。这一方法适用于各种纯金属和合金材料制作细线。玻璃包覆熔融纺丝法示意图（二）玻璃包覆溶融纺丝法p216它是将表面被高粘性玻璃包覆的金属棒素材溶融，送入喷丝口，利用玻璃的可纺性能与金属材料一起进行复合纺丝，可纺出直径在10m以下的细金属纤维。用这种纺丝方法纺出的纤维截面，圆整程度比较好。第二节 玻璃纤维的结构性能特征p218一、玻璃纤维的成形方法坩埚拉丝法，玻璃球法；
5、熔融纺丝法玻璃纤维种类:1按含碱量（Na2O、K2O）分，可以分成：（1）有碱玻璃纤维（碱性氧化物含量12%），也称A玻纤（2）中碱玻璃纤维（碱性氧化物含量6%12%）（3）低碱玻璃纤维（碱性氧化物含量2%6%）（4）无碱玻璃纤维（碱性氧化物含量2%），也称E玻纤2按纤维直径分，可以分成：（1）粗纤维（纤维直径30m）（2）中级纤维（纤维直径20m）（3）初级纤维（纤维直径1020m）（4）高级纤维（纤维直径39m）也称为纺织纤维3按外观形态分，可以分成：（1）连续长丝束纤维（2）短切纤维（3）粉末状纤维（4）空心纤维（5）磨细纤维4按纤维性能分，可以分成：（1）高强度纤维：用作结构性材料，也
6、称S玻纤（2）低电介纤维：用作电缘性及透波性材料，也称D玻纤（3）耐化学性纤维：用作耐酸、耐腐蚀性材料，也称C玻纤（4）耐电腐蚀纤维：用作耐电蚀材料，也称E-CR玻纤（5）耐碱纤维：用作耐碱材料，也称AB玻纤三、玻璃纤维的组成与结构玻璃纤维的主要成份是二氧化硅及钠、钾等一价氧化物、钡等碱金属二价氧化物、铝的三价氧化物等.表9-5 纤维的物质组分（重量百分比）纤维成分E玻纤C 玻纤S玻纤SiO2Al2O3，Fe2O3CaOMgONa2O，K2OBa2O3BeO52.414.417.24.60.810.664.44.113.43.39.64.70.964.425.010.50.3E玻纤（Elect
7、rical）具有优良的延展性、强度、刚度、电性能和抗老化性能；C玻纤（Corrowion）比E纤维更好的抗化学腐蚀性，但成本高而强度较低；S玻纤（Stretch ）具有更高的初始模量和更好的耐高温性能，但价格更高，故多用于高级器材中。四、玻璃纤维的性能p220（一）物理性能玻璃纤维的强度比较高，强度规律有两个特点：一是无碱纤维的强度比有碱纤维高，且含碱量愈高，强度下降愈多，这和纤维中混入含碱氧化物后，结构受到影响有关. p221玻璃纤维的初始模量基本上要比常规纺织纤维大5倍以上，只要在纤维中加入BeO、MgO都会增大初始模量。P221玻璃纤维耐热性很好，导热系数只有玻璃的 。用它制成隔热材料，
8、效果很好。（二）化学性能除了浓碱、浓磷酸和氢氟酸外，玻璃纤维几乎能耐所有的化学几乎能耐所有的化学药品药品。其中，有碱纤维对酸的稳定性较高，能耐酸；而无碱纤维的耐酸能力便很差，但耐水性很好；中碱纤维和无碱纤维的耐碱能力接近。 201401四、玻璃纤维的性能（一）物理性能玻璃纤维的比重约为常规纺织纤维的一倍左右。玻璃纤维的初始模量基本上要比常规纺织纤维大5倍以上 玻璃纤维的耐热性很好，但其导热系数只有玻璃的 。制成隔热材料效果很好。 （二）化学性能 除浓碱、浓磷酸和氢氟酸外，玻璃纤维几乎能耐所有化学药品。其中，有碱纤维对酸稳定性较高，能耐酸；无碱纤维耐酸能力差，但耐水性好；中碱纤维和无碱纤维的耐碱
9、能力接近。 玻璃纤维化学稳定性主要取决于纤维中SiO2的含量与碱金属氧化物的含量；如增加SiO2或Al2O3或ZrO2及TiO2的含量可提高纤维的耐酸能力；如加入CaO、ZrO2、ZnO含量可提高纤维的耐碱性，在加入Al2O3、ZrO2、TiO2提高耐酸能力的同时，纤维的耐水能力也相应得到提高；但碱金属氧化物含量的增加则会使纤维的耐化学药品能力降低。所以，如需扩大耐化学药品能力，则需在增加SiO2的同时降低碱金属氧化物的含量。201401五、玻璃纤维的应用p222第三节 碳纤维的结构性能特征 习惯上将在10002300范围内碳化得到的纤维称为碳纤维（CF），把在2300以上碳化得到的纤维称为石
10、墨碳纤维（GPCF）。 碳纤维是由有机纤维经固相反应转变而成有机纤维经固相反应转变而成，是一种非金属材料，它不属于有机纤维，但从成形方法看，也又不同于一般的无机纤维。石墨碳纤维有类似于石墨的结构。导电性好并有金属的光泽，含碳量超过98%。碳纤维性能优秀，拉伸断裂强度和模量可达24Gpa和400700Gpa，质强而且很轻，并有耐高温、耐腐蚀、耐幅射的功能。一、碳纤维的种类1按制备碳纤维的原料，可将它分成以粘胶（纤维素）纤维为原料的粘胶基粘胶基碳纤维，以聚丙烯腈纤维为原料的聚丙烯腈基聚丙烯腈基碳纤维，以沥清为原料的沥清基沥清基碳纤维和以酚醛树脂为原料的酚醛树脂基酚醛树脂基碳纤维等多种最重要的碳纤维
11、系列。2按纤维的力学表现，可将它分成通用通用碳纤维（General-Purpose，Gp）和高性能高性能碳纤维（High-Purpose，Hp）。在高性能碳纤维中，又可再分为高强型高强型碳纤维(High tenacity，HT)和高模型高模型碳纤维（High modulus，HM）两类。3按纤维功能，可将它分为受力结构受力结构碳纤维、活性活性碳纤维、导电导电碳纤维、耐燃耐燃碳纤维、耐磨耐磨碳纤维。二、碳纤维的制造（一）粘胶（纤维素）基碳纤维的制造 首先将纤维置于惰性气氛中作低温（400以下）稳定化处理，进行预氧化预氧化，然后在400以上实现芳构化芳构化过程，获得石墨类结构，形成碳纤维和石墨纤维
