复合纤维的相关标准及鉴别技术进展

复合纤维的相关标准及鉴别技术进展
摘要:pm2.5数据近年来,经济快速发展,社会不断进步,作为我国核心战略材料不能够缺少的构成,高性能纤维和复合材料是国家重大战略实施以及高端装备发展不可缺少的物质基础,同时也是促进新材料产业持续发展不可忽视的力量。本文针对其产生的问题给予有效分析,同时提出我国高性能纤维与复合材料发展的路径为“产品自主、技术自主、体系自主”。并且在这样的一个基础上,基于提高复合材料设计和应用能力,以及处置产业化成套装备存在的问题和建设联合创新平台等几个方面提出具体的解决措施,希望能够为提升高性能纤维与其复合材料技术以及产业高质量发展提供有益的参考。
关键词:复合纤维;标准;鉴别技术;进展
引言
复合纤维是将两种(或两种以上)高聚物熔体或溶液分别输人同一个纺丝组件中,在组件适当部位汇合,通过同一个喷丝孔中喷出而成为一根纤维,称为复合纤维。复合纤维常用的聚合物材料主要包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酯、聚酰胺等。常见的复合纤维有PE/PP复合
纤维、PE/聚酰胺复合纤维、PE/聚酯复合纤维、聚酰胺/聚酯复合纤维、低熔点聚酯/普通聚酯复合纤维等。随着纺丝技术的发展和纺织产品发展需求,目前越来越多的复合纤维被应用于纺织领域中,包括服装、医用和卫生用纺织品、各类揩布、纤维过滤材料、地毯、人造麂皮、保暖絮片、填充物、非织造布、特殊工作服和工业用纺织品等方面。因此,研究并定性鉴别复合纤维具有重要的意义。
1我国高性能纤维及其复合材料的发展思路
六盘水马拉松①需要保障核心品种。需要对纤维材料的保障能力给予适当的提升,只有这样才能够填补高端品种在生产过程中存在的空缺,使我国纤维材料在核心产品上保持技术的安全。②在产业生产上需要注重自主控制。对于基础原材料以及所使用到的装备和机电产品等必备的产业链潜存的隐患与技术上存在的短板进行排查,保障产业基础发展和再造。③需要注重体系自主发展的基础原则。需要建立一个符合企业和项目建设要求的发展体系,除此之外还需要注重国内战略性的产业市场发展,使其能够成为一个具有发展特点和产业发展优势的竞争市场,建立协同发展的研究体系,只有这样才能够使高性能纤维与其复合材料技术之间实现本土的创新发展并对其给予适当的支撑。
2复合纤维的相关标准及鉴别技术进展
2.1大豆纤维鉴别
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燃烧时有蛋白质纤维的烧毛发气味,属于蛋白改性纤维或新型蛋白复合纤维;在显微镜下观察截面呈哑铃形并有明显的细微孔隙,纵向有不规则的沟槽和扁平海岛状的凹凸,初步确定为大豆纤维;用I-KI溶液着后,湿态、干态均为黑褐;在常温下的95%~98%、40%硫酸溶液中,纤维部分溶解并呈浅黄,区别于维纶纤维。在30%和5%氢氧化钠中煮沸,大豆纤维不溶解、不显,区别于牛奶纤维。在36%~38%盐酸溶液中煮沸,大豆纤维全部溶解并呈淡紫,区别于羊毛;用I-KI溶液着,其湿态、干态均为黑褐,可确认是大豆纤维。
2.2有机纤维及其复合材料
突破芳纶、PI、UHMWPE、PBO等性能较高的有机纤维在产业化制备和复合材料生产上的所使用的技术局限,使其可以在我国的一些重大装备上进行通用。开发系列化以及功能化的对位芳纶,只有基于差异化的发展角度去完成材料生产,才能够使间位芳纶的生产效
曾铁率/生产新工艺以及生产技术得到有效的创新。尽可量的开发出具有耐温以及抗蠕变的UHMWPE纤维,能够完成对中高强度UHMWPE工程化制备技术上的完善,并且对生产过程中出现的能耗大以及成本高等问题给予合理的处置。只有这样才能够使PBO纤维聚合纺丝在工艺上得到适当的优化,通过采取这样的一种方式实现对高品质产品的有效的供应。尽可能地开发出成本较低、性能较高的PI纤维技术,针对PI纤维当前出现的环化以及牵伸一体化等主要工艺和集成的相关设备技术,持续进行PI纤维以及复合材料在多个领域的合理应用。
2.3热分析方法
热分析方法能够有效分析复合纤维中多种聚合物材料的熔融性能,是复合纤维鉴别的有效手段之一。通过熔点法可以测试出复合纤维中多种聚合物的熔点,可以观察复合纤维在升温过程中的多次熔融过程,可初步判定是否为复合纤维,以及复合纤维的聚合物组分。对于某些聚合物,如果其熔点比较接近,则熔点法无法有效分析区分。差示扫描量热(DSC)法能够得到复合纤维中各种聚合物材料的熔融曲线,即使复合纤维中聚合物材料熔点相近,但通过熔融曲线也可以对复合纤维进行鉴别,比熔点法更精确,然而DSC仪的费用也
更昂贵。热重分析(TGA)法能够得到复合纤维中各种聚合物材料的热分解曲线,不同复合纤维中聚合物材料的分解温度和热分解曲线是不同的,也可以精确分析鉴别复合纤维。红外光谱法能够精确获得不同纤维的红外光谱图,将未知纤维试样的红外光谱图与已知的标准红外光谱图进行比较,能够鉴别纤维。但是,红外光谱法并不能鉴别所有类别的复合纤维,例如皮芯型复合纤维。拉曼光谱法通过获得未知纤维试样的散射光谱进行纤维鉴别,也存在红外光谱法一样的局限性。
2.4竹炭纤维鉴别
竹炭纤维的纵向形态呈现多条连续分布的黑斑纹,截面形态为独特的凹凸蜂窝状微孔结构,有明显的大小不均黑斑点;在70%硫酸、99%N-二甲基甲酰胺和20%氢氧化钠溶液中煮沸,竹炭纤维都能立即溶解,并有黑颗粒出现,可以区别于涤纶纤维。由于鉴别操作的安全性需要,使用溶液二甲基甲酰胺或20%氢氧化钠溶液进行溶解实验。2.5碳纤维及其复合材料突破高强中模、高强高模、高强高模高延伸碳纤维及其复合材料工程化制备关键技术,实现高强中模碳纤维拉伸强度≥7GPa;高强高模碳纤维拉伸模量≥650GPa;高强高模高延伸碳纤维拉伸强度≥5.7GPa,拉伸模量≥370GPa,断裂延伸率≥1.5%,满足高端
装备用碳纤维及其复合材料全面自主保障需求。突破千吨级湿法、干湿法和大丝束(48K及以上)工业级碳纤维成套工艺装备与产业化制备技术,突破国产大丝束碳纤维用纺丝油剂和上浆剂等配套材料、国产碳纤维中间体制备等关键技术;突破新型纺丝、预氧化碳化等颠覆性制备技术,实现国产碳纤维稳定化与低成本化,支撑国产碳纤维的规模应用。攻克复合材料设计–制造–评价–考核验证等应用共性关键技术,突破复合材料回收再利用技术,持续推进国产碳纤维及其复合材料在航空航天、兵器、交通、能源、建筑等国防和国民经济领域的工程应用,构建完整的碳纤维及其复合材料产业链。以国产T300、T700级碳纤维为增强体的第一代先进复合材料在民用领域应用取得显著突破,以国产T800级碳纤维为增强体的第二代先进复合材料实现规模化应用,高强高模高韧第三代先进复合材料实现自主发展。
结语
整合国内优势资源,建立高性能纤维及其复合材料领域的国家级联合创新平台,营造人才汇聚、联动协同的创新环境。依托创新平台,融通基础研究、材料研发、中试生产、应用示范链条;加强共性和基础技术研发,重点解决“卡脖子”的科技安全和产业安全问题;融
合知识、技术、资金、人才等创新要素于一体,促进高性能纤维由“小团队”研发模式向“集智攻关、体系化、可持续”研发模式转变,注重专业人才培养和储备,满足学科长远发展和自主原始创新需求。
苏教版教材插图参考文献
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