抗燃纤维
一种具有抗燃性能的特种纤维
抗燃纤维是一种具有抗燃性能的特种纤维,用于耐热材料,可以在燃烧条件下能分解出不可燃气体,使纤维转化为稳定的化学结构。
简介
抗燃纤维是指具有抗燃性能的特种纤维 。这一类纤维在燃烧条件下能分解出不可燃气体,使纤维转化为稳定的化学结构。由于这些纤维分别具有三向交联、金属螯合或多环结构,在热分解时需要的离解能极高,因此在火焰中难以燃烧,也不熔融,仅发生赤热和炭化,纤维仍保持原形并具有一定的物理机械性能。它能在瞬间承受极高的温度,即使在氧浓度很高的环境中也难燃烧。极限氧指数一般都在30%以上。极限氧指数(L.O.I.)是维持纤维离开火源后仍能继续燃烧的空气中含氧最低克分子浓度。抗燃纤维大都不溶于各种溶剂中,分离时不放出有害气体。抗燃纤维的抗燃性与难燃性有别。有一些阻燃纤维的原丝(如涤纶、锦纶和腈纶)本身是可燃的,只是通过加入某种阻燃剂,使其在燃烧过程中抑制游离基反应或改变可燃物的热分解机理,促进脱水碳化反应;有些则使分解而释出的不可燃气体覆盖纤维表面,起隔绝空气的作用,达到阻燃效果。然而这种阻燃效果是有限的,纤维在高温下仍能熔化,极限氧指数一般在26~30%。严格说来,这类纤维虽较难燃烧,但仍不属于抗燃纤维,在火焰中可燃但不延燃,移开火源后具有自熄性。无机纤维如玻璃和金属氧化物等纤维则属不燃纤维。
高性能纤维
高性能纤维一般指强度大于17.6cN/dtex,弹性模量在440cN/dtex以上的纤维。 高性能纤维是纤维科学和工程界开发的一批具有高强度、高模量、耐高温性的新一代合成纤维。高性能纤维具有普通纤维没有的特殊性能,主要应用于军工和高科技产业各个领域。
分类
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。
耐腐蚀纤维: 即含氟纤维。 有聚四氟乙烯纤维、四氟乙烯-六氟丙烯共聚纤维、聚偏氯乙烯纤维、乙烯-三氟氯乙烯共聚纤维等。
耐高温纤维:有聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚酰亚胺纤维、 聚苯砜酰胺纤维、聚酰胺酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维等。
③抗燃纤维:有酚醛纤维、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等。
高强度高模量纤维:有聚苯二甲酰对苯二胺纤维、 芳香族聚酰胺共聚纤维、杂环族聚酰胺纤维、碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维等。
功能纤维:有中空纤维半透膜、活性碳纤维超细纤维毡、吸油纤维毡、光导纤维导电纤维等。
弹性体纤维:有聚酯型和聚醚型聚氨基甲酸酯纤维、 聚丙烯酸酯类纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维等。
特点
高性能纤维具有普通纤维没有的特殊性能,是一种优质的工程材料,其特性如下:
(1)极高的机械性能。高强度、高弹性模量。纤维材料的进步使得制造先进复合材料成为了可能。弹性模量是衡量材料的一个重要指标,如工程中常用的钢纤维是200GPa,制造飞机的钛合金是106GPa,铝合金为71 GPa,而PPTA纤维的模量是132GPa,PBO纤维更高达280GPa。
(2)高性能纤维具有耐高温性,具有高温下尺寸稳定,热收缩率很低,因此在耐热防护材料上有特殊用途。
(3)高性能纤维的另一优点是密度低,有利于制品的轻量化。
(4)有机高性能纤维加工简便,容易成型。
(5)有机和无机高性能纤维耐腐蚀。
缺点
抗燃纤维的缺点是耐光性和耐磨性较差。
制法
抗燃纤维的制法有:
①制备体型结构的纤维,先把分子量较低的热固性线型树脂纺制成纤维,然后在催化剂和固化剂的作用下加热固化,形成三向交联,如酚醛、脲醛和三聚氰胺甲基等纤维。交联度越高,纤维的抗燃性越好。现已工业化生产的有酚醛纤维,美国商品名为基诺尔Kynol,可以耐瞬间2500℃的高温火焰,绝缘性和隔音性良好。还可用以进一步制成碳毡、活性炭纤维离子交换纤维
②通过高温热处理或表面变性处理,如将某些芳香族聚酰胺纤维(如聚间苯二甲酰间苯二胺及其共聚纤维)在高温下或同时含有卤素或卤化物的情况下进行化学变性处理,使纤维表面具有一层交联结构或引入卤素取代基而具备抗燃性。这种纤维可用作密封和防护材料。
③金属螯合,对苯二甲酰氯与草酰双脒腙的缩聚纤维(简称PTO纤维)或某些芳酰肼纤维,都可以与某些金属离子螯合。螯合的金属离子不同,纤维的颜色和极限氧指数也不相同。螯合度越高,弹性模量、热稳定性和极限氧指数也越高。用铅离子螯合的纤维不具有抗燃性,但具有耐辐射特性。
④在某些耐高温或有机高强度高模量纤维的芳环上引入卤素或磷化物等取代基,或加入抗燃剂,也可以提高纤维的抗燃性。加入卤素的抗燃性强弱顺序为溴>氯>氟。
用途
抗燃纤维主要用途是作防火耐热服、帘子布、绝热材料以及滤材等。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 16:46
目录
概述
简介
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