滌綸
滌綸化學名稱為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)纖維,是有機纖維的一個重要品種。它以對苯二甲酸(PTA)或對苯二甲酸二甲酯(DMT)與乙二醇(EG)為原料,通過縮合聚合成高聚物再經過紡絲加工而制得,可廣泛應用于制造衣着面料和工業制品等。
腈綸
腈綸化學名稱為聚丙烯腈纖維(PAN纖維),由丙烯腈的共聚物制備而成。腈綸具有柔軟、膨松、易染、色澤鮮豔、耐光、抗菌等優點,可與羊毛混紡成毛線,織成毛毯、地毯等,還可與棉、人造纖維、其他合成纖維混紡,織成各種衣料和室内用品。高性能腈綸可經過氧化、碳化等加工處理制備碳纖維。
錦綸
錦綸也稱為尼龍(Nylon)或聚酰胺纖維,其分子主鍊上含有重複酰胺基團(NHCO)。錦綸可由二元胺和二元酸縮聚而成,根據所用二元胺和二元酸的碳原子數不同,可以得到不同的錦綸産品,并可通過加在錦綸後的數字區别,其中前一數字是二元胺的碳原子數,後一數字是二元酸的碳原子數,例如錦綸66,說明它是由己二胺和己二酸縮聚制得;錦綸610,說明它是由己二胺和癸二酸制得;錦綸也可由己内酰胺縮聚或開環聚合得到,根據其單元結構所含碳原子數目,可得到不同品種的命名,例如錦綸6,說明它是由含6個碳原子的己内酰胺開環聚合而得。
丙綸
丙綸即聚丙烯纖維,由丙烯為原料制得。丙綸易燃,近火焰即熔縮,離火燃燒緩慢并冒黑煙,火焰上端黃色,下端藍色,散發出石油味,燒後灰燼為硬圓淺黃褐色顆粒,手撚易碎。丙綸可以純紡或與羊毛、棉等混紡混織來制作各種衣料,也可用于織紡制備各種民用或工業用針織品如地毯、漁網、帆布、水龍帶等。
芳綸
芳綸即芳香族聚酰胺纖維,是一種高分子主鍊主要由酰胺鍵和芳環組成的線性高性能有機纖維,主要包括間位芳香族聚酰胺纖維和對位芳香族聚酰胺纖維。間位芳香族聚酰胺纖維主要為聚間苯二甲酰間苯二胺(PMIA),在中國常稱為芳綸1313,具有優良的耐熱性能和阻燃性能,主要用于航空軍事、高溫濾材和安全防護服等方面;對位芳香族聚酰胺纖維即聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)纖維,在中國常稱為芳綸1414,也就是日常所說的高強高模芳綸,具有高強度、高模量、耐高溫、優良的阻燃性和化學穩定性等特點,在航空航天、國防軍工、海洋開發、高速交通、環境保護和新型建材等領域都有着非常重要的應用,是目前應用量最大和應用面最廣泛的高性能有機纖維。但是由于纖維結構的局限性,PPTA纖維的耐光性較差,在紫外光線輻射下會發生降解,并且耐疲勞性、抗壓縮性和染色性較差。
高強PE纖維
超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE纖維)又被稱為高強PE纖維,與碳纖維、芳綸纖維同稱為世界三大高性能纖維。UHMWPE纖維由于具有高度的取向結構和結晶程度,其拉伸強度可達3.1GPa,模量可達100GPa,而密度卻隻有0.97g∙cm,并且具有優良的耐沖擊性能、耐化學腐蝕性能、耐磨性能、耐彎曲性能、耐光性能、抗切割性能和良好的絕緣性能,在安全防護、航空航天、國防軍工等重要部門發揮着舉足輕重的作用。但是,由于表面光滑,并且單一的亞甲基結構使得纖維表面無反應活性點,不能使其與樹脂基體形成良好的界面作用,嚴重限制了UHMWPE纖維在樹脂基複合材料中的應用。此外,UHMWPE纖維的抗熱性能不佳,在環境溫度超過100˚C的情況下,性能發生明顯下降,以緻不能使用,限制了其在某些特殊領域的應用。
PBO纖維
聚對苯撐苯并雙噁唑 (PBO) 纖維是一種采用液晶紡絲工藝制備的芳香族雜環高性能纖維。20世紀70年代,美國首先對PBO纖維進行研究,但一直未能成功對其進行工業化成産,直至1998年由日本的東洋紡公司成功将其商品化生産,并命名為Zylon,PBO纖維具有極其優異的力學性能和耐熱性能,其拉伸強度和拉伸模量分别高達5.8Gpa和280Gpa,它是耐熱性能最好的有機纖維熱分解溫度達到了650oC,但是PBO纖維的耐光性較差、染色性較差且價格昂貴,這些都是其發展前景的重要決定因素。
PBI纖維
20世紀60年代開始美國Celanese公司開始開展對聚苯并咪唑(PBI)纖維的研發工作,至1983起可以批量生産PBI纖維,此纖維具有優異的耐高溫性能、耐低溫性能以及阻燃性能等,但由于其力學性能有限且合成困難價格昂貴,限制了其進一步發展。
M5纖維
1998年荷蘭Akzo Nobel 公司在PBO的基礎上開發出了一種新型芳雜環類高性能有機纖維,即聚2,5-二羟基-1,4-苯撐吡啶并二咪唑{poly[2,6-diimidazo(4,5-b4’,5’-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylene]}纖維,簡稱“M5”或“PIPD”纖維。M5纖維結構與PBO纖維類似而性能更加優異,但由于合成困難等原因M5纖維還處在研發階段。
PI纖維
聚酰亞胺纖維是聚酰亞胺材料的一種非常重要的應用形式。聚酰亞胺纖維除了具備聚酰亞胺材料本身所具有的耐高溫、耐低溫、耐化學腐蝕、耐輻照、良好的介電性能和尺寸穩定性等優異性能外,由于其沿纖維軸方向高度取向,因此聚酰亞胺纖維又具有高強高模的特性。
聚酰亞胺纖維作為高性能有機纖維的一種,早在20世紀60年代中期就由美國首先對其進行研究,随後前蘇聯和日本也展開了積極的研究工作,中國對聚酰亞胺纖維的研究工作同樣始于20世紀60年代中期,但遺憾的是由于種種原因研究工作并未持續下去也沒有太多的科研資料保留下來。聚酰亞胺纖維問世以後并沒有像Kevlar纖維那樣迅猛發展并工業化,這并非是因為聚酰亞胺纖維性能不佳而是限于當時的技術和成本所緻,直至80年代,日本出現了高強高模型聚酰亞胺纖維的報導。從此聚酰亞胺纖維尤其是高強高模的聚酰亞胺纖維越來越受到各界的重視而得以不斷發展。俄羅斯報導了一種含有嘧啶單元的聚酰亞胺纖維,它的強度達到了5.8GPa模量達到了280GPa,這是目前高性能有機纖維中最好的力學性能。
從工藝條件上來說聚酰亞胺纖維的制備方法可以分為幹法紡、濕法紡、幹濕法紡、熔融紡、靜電紡等。其中應用最廣的的濕法紡和幹濕法紡。幹法紡在研究聚酰亞胺纖維的初期曾被應用,靜電紡主要用來制備納米纖維膜。
聚酰亞胺纖維的理化性質決定了它可以在很多極端的環境下工作。随着工業的發展和科學技術的進步人類的生産力水平不斷提高,環境的問題已經越來越受到全世界的關注,尤其是霧霾現象日趨嚴重。聚酰亞胺纖維由于其耐熱性能、耐化學腐蝕性能、耐輻射性能以及耐候性能優異是目前性能最好的高溫煙氣過濾材料,可經過編織等技術用于水泥、冶金、煉鋼、發電、化工等高污染行業。
高強高模的聚酰亞胺纖維可以作為增強體制備先進複合材料,該複合材料可以用于制造導彈的彈體彈翼、整流罩、飛機等航天器的機身、機翼以及火箭發動機殼體等,在航空航天、軍事國防等領域有廣闊的應用前景。