高性能纤维是具有特殊的物理化学结构、性能和用途,或具有特殊功能的化学纤维。
如耐强腐蚀、低磨损、耐高温、耐辐射、抗燃、耐高电压、高强度高模量、高弹性、反渗透、高效过滤、吸附、离子交换、导光、导电以及多种医学功能。这些纤维大都应用于工业、国防、医疗、环境保护和尖端科学各方面。
高性能纤维按性能可分为耐腐蚀性纤维、耐高温纤维、抗燃纤维、高强度高模量纤维、功能纤维和弹性体纤维等。
①耐腐蚀纤维: 即含氟纤维。 有聚四氟乙烯纤维(teflon tfe)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚纤维(teflonfep)、聚偏氯乙烯纤维(kynar)、乙烯-三氟氯乙烯共聚纤维(halar)等。
②耐高温纤维:有聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(no-mex)、聚酰亚胺纤维(αримид ∏μ)、 聚苯砜酰胺纤维(сульфон-τ)、聚酰胺酰亚胺纤维(kermel)、聚苯并咪唑纤维(pbi)等。
③抗燃纤维:有酚醛纤维(kynol)、芳香族聚酰胺表面化学处理纤维、金属螯合纤维、聚丙烯腈预氧化纤维(pyromex)等。
④高强度高模量纤维:有聚苯二甲酰对苯二胺纤维(kevlar)、 芳香族聚酰胺共聚纤维(hm-50)、杂环族聚酰胺纤维(βниивлон сβμ)、碳纤维 (carbon fiber :torayca)、石墨纤维(m40)、碳化硅纤维等。
⑤功能纤维:有中空纤维半透膜(b-9、b-10、prism等)、活性碳纤维(kf等) 、超细纤维毡(ф∏∏15等)、吸油纤维毡(tafnel等)、光导纤维(crofon、eska等)、导电纤维(antron ⅲ)等。
⑥弹性体纤维:有聚酯型和聚醚型聚氨基甲酸酯纤维(spandex)、 聚丙烯酸酯类纤维(anidex)、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维(fibre-l)等。
大多数高性能特种纤维采用湿法纺丝制成。有些纤维制备工艺难度较大,如先用传统的纺丝技术纺出线型或分子量较低的纤维,然后再分别进行环化、交联、金属螯合、高温热处理、表面物理化学处理或等离子体处理等工序方能制得成品纤维;还有的需要采用乳液纺丝、反应纺丝、液晶纺丝、干喷湿纺、相分离纺丝、高压静电纺丝、高速气流熔融喷射和特殊的复合纺丝技术等新型纺丝工艺;也有的利用现有的合成纤维,通过功能团反应获得各种离子交换基团或转化为纤维。
高性能纤维的研究和生产开始于20世纪50年代,首先投入工业化生产的是含氟纤维。随着航天和国防工业的发展,60年代出现了各种芳杂环类的有机耐高温纤维,如聚间苯二甲酰间苯二胺纤维等,以及碳纤维、硼纤维等无机高强度高模量纤维;后来又研制出有机抗燃纤维如酚醛纤维等。到70年代由于环境保护和节约能源的需要,高强度高模量纤维和各种功能纤维得到较为广泛的应用。