歡迎您來(lái)到“酚醛（PF）纖維”，您將瀏覽到的主要內(nèi)容如下：
㈠、酚醛纖維的性能
㈡、酚醛纖維的應(yīng)用
㈢、酚醛纖維的制備
酚醛纖維是美國(guó)金剛砂公司（Carborundum）為研制宇航工業(yè)材料在1969年開(kāi)發(fā)的一種阻燃纖維，商品名為Kynol。該纖維因具有優(yōu)異的阻燃、絕熱和耐腐蝕等性能，以及纖維的制造采取低分子物紡絲成形，而后交聯(lián)成為不熔不溶的體型結(jié)構(gòu)的新工藝，曾被評(píng)為1969年度世界合成纖維十大發(fā)明之一。
酚醛纖維的強(qiáng)度和彈性在合成纖維中是較低的，但其結(jié)構(gòu)特殊，性能獨(dú)特和成本低廉，且在宇航、國(guó)防、冶金工業(yè)中皆可應(yīng)用，所以它仍是一種頗有特色的阻燃纖維。
一、酚醛纖維的性能
酚醛纖維是由碳、氫、氧三種元素組成，本身無(wú)結(jié)晶、無(wú)取向的一種體型結(jié)構(gòu)的聚合物，大分子中含有—CH2—O—CH2—和—CH2OH兩種基團(tuán)。酚醛纖維的主要機(jī)械性能如下：
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美國(guó) |
日本 |
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纖度（dtex）
斷裂強(qiáng)度（oN/dtex）
斷裂伸度（%）
勾接強(qiáng)度（oN/dtex）
打結(jié)強(qiáng)度（oN/dtex）
3%伸長(zhǎng)彈性率（%）
表觀模量（oN/dtex） |
1.9
1.2-1.6
23-30
﹣
﹣
93
27-40 |
1.7-5.8
1.2-1.6
30-70
2.0-2.7
1.0-1.3
92-96
31-40 |
1、阻燃性： 由于酚醛纖維是一種含碳量高的體型結(jié)構(gòu)聚合物，在2500℃的氧炔焰中它既不熔融，又不燃燒，僅呈炭化，收縮甚小，很難分解，并能保持纖維原有的形態(tài)。其限氧指數(shù)為28~34。極限使用溫度可達(dá)1200℃。
酚醛纖維火焰50%~60%碳纖維+CO2+CO+H2O
因分子組成中不含氮、磷、鹵和硫等在燃燒時(shí)可能產(chǎn)生有毒氣體的元素，燃燒氣毒性低、發(fā)煙量極小。
2、耐燒蝕、絕熱性： 酚醛纖維制品在火焰溫度下會(huì)形成玻璃態(tài)碳結(jié)構(gòu)，耐燒蝕。經(jīng)燒蝕后仍具有完整的碳化層，同時(shí)分解出水及二氧化碳，把部分熱量帶走，因而，用酚醛纖維制成的復(fù)合材料在燒蝕溫度下，其絕熱性可超過(guò)常用的碳纖維和硅纖維制成的復(fù)合材料。
3、耐化學(xué)腐蝕性： 酚醛纖維對(duì)所有的有機(jī)溶劑都是穩(wěn)定的。除了濃硝酸、熱硫酸等具有強(qiáng)烈氧化性的酸以外，對(duì)強(qiáng)酸甚至氫氟酸也較穩(wěn)定，但強(qiáng)堿可使它慢慢分解而變色。
4、服用性能： 酚醛纖維外觀呈黃棕色，比重1.27與一般合成纖維相近,但手感柔軟與羊毛相仿,在20℃、65%RH下的含水率為4%~6%，比棉纖維略低，穿著極為舒適�？捎梅稚⒓瓣�(yáng)離子染料染色或原液著色。但耐磨性較低，強(qiáng)度與粘膠纖維及醋酯纖維差不多，為了改善這些性能�？膳c20%~40%的羊毛或Nomex混紡。
二、酚醛纖維的應(yīng)用
酚醛纖維除制成紗線、機(jī)織或針織品外，還可加工成氈、非織造布、襯墊、合成紙及復(fù)合材料等。其主要用途：
1、普通衣料：與其它纖維混紡賦予織物一定的阻燃性。例如。用20%Kynol與20%滌綸及60%羊毛，或20%Kynol與30%滌綸及50%羊毛，或20%Kynol與80%羊毛混紡制成毛料和床上用品。
2、工作服及防護(hù)服：防火服（消防服、特種軍服等）、絕熱服、耐酸服以及防寒服等。
3、室內(nèi)、艙內(nèi)鋪飾織物、窗簾、地毯等。
4、工業(yè)用品：電焊罩布、防火罩布、耐酸濾材、絕熱氈、液化天然氣貯罐的隔熱材料和復(fù)合材料等。
5、特種用品：航空工業(yè)的絕緣和隔音材料、增強(qiáng)材料、飛船及火箭的絕熱材料。
6、制造碳纖維及活性碳纖維的原絲:由于酚醛纖維表面是非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，性能柔軟，具有表面積大和吸附速度快的特點(diǎn)。并能制成長(zhǎng)絲、織物和氈狀。不僅可用于醫(yī)療用脫臭填料、空氣凈化器、防毒面具等氣相吸附，而且應(yīng)用在自來(lái)水的脫氯及清涼飲料的脫色等液相吸附方面。
三、酚醛纖維的制備
有關(guān)酚醛纖維制備的專利文獻(xiàn)甚多，但基本上可歸納為兩大途徑。一是熔紡法。以分子量約800~1000的熱塑性酚醛樹(shù)脂（Novolac）為起始原料，通過(guò)熔融紡絲成形，然后在18%多聚甲醛及18%鹽酸水溶液中交聯(lián)成為體型結(jié)構(gòu)的酚醛纖維。美國(guó)金剛砂公司和日本Kynol公司皆采用此法。一是濕紡法。以羥甲基為端基的熱固性酚醛樹(shù)脂（Resole）為起始原料，通過(guò)濕法紡絲成形，然后加熱交聯(lián)成為體型結(jié)構(gòu)的酚醛纖維。日本的Exlan公司和新日本制鐵公司皆采用此法。另外，美國(guó)的Kynol公司則采用在酚醛樹(shù)脂中預(yù)先加入交聯(lián)劑，然后用特殊的方法紡絲，得到的纖維在催化劑存在下，短時(shí)間加熱即可獲得交聯(lián)的纖維。
1、熔融紡（聚酰胺6改性）: 為了提高纖維的強(qiáng)度，改善紡織加工性能，一般用10%聚酰胺6為纖維成形載體，與熱塑性酚醛樹(shù)脂混合紡絲。其工藝流程如下：
熱塑性酚醛樹(shù)脂，10%聚酰胺6 N2流下熔融混和→紡絲→卷繞、切斷多聚甲醛鹽 酸交聯(lián)→水洗、中和→上油干燥
一般認(rèn)為，熔融紡有下列幾方面缺點(diǎn)：
（1）、盡管有10%的聚酰胺6作為纖維的成形載體，但熔融紡絲出來(lái)的初生纖維在冷卻凝固后，強(qiáng)度和伸度仍很低，有時(shí)甚至難以操作。
（2）、成形后的纖維在室溫至沸騰的甲醛鹽酸溶液中反應(yīng)約7h，這樣條件下會(huì)生成致癌性的二氯甲醚。因此需要特殊的勞動(dòng)保護(hù)。
（3）、工藝繁復(fù)，工作周期長(zhǎng)。樹(shù)脂合成、紡絲成形、交聯(lián)、后處理等各工序難以協(xié)調(diào)，特別是交聯(lián)及后處理連續(xù)化生產(chǎn)困難很大。
2、濕紡（聚乙烯醇改性）:濕紡一般用聚乙烯醇為纖維成形載體，與羥甲基為端基的水溶性酚醛樹(shù)脂混和紡絲，凝固浴為少量硼酸（約3%）的50℃飽和硫酸鈉水溶液（pH=2）。其工藝流程如下：
水溶性酚醛樹(shù)脂 →混和→紡絲→冷抽伸→水洗→干燥→熱固交聯(lián)→纖維
40%～50%聚乙烯醇水溶液
一般認(rèn)為，與熔紡相比，濕紡有下列特點(diǎn)：
（1）、羥甲基為端基的酚醛樹(shù)脂在紡絲成形后，不需要借助甲醛和鹽酸發(fā)生交聯(lián)，只需通過(guò)脫水、脫醛就能完成交聯(lián)反應(yīng)。其反應(yīng)式如下：
R—CH2OH→RCH2OCH2R+H2O
R—CH2—O-CH2—R→RCH2R+HCHO
（2）、通過(guò)濕法紡絲，多級(jí)拉伸，能充分發(fā)揮作為纖維成形載體聚乙烯醇的潛在強(qiáng)度，并能制成長(zhǎng)絲束，為進(jìn)一步熱固、卷曲創(chuàng)造條件。
（3）、交聯(lián)固化反應(yīng)只需在150℃下反應(yīng)1h就能完成，比熔融紡所需的時(shí)間明顯縮短。
（4）、濕法紡絲工藝制得的纖維中還含有一定比例的聚乙烯醇，這對(duì)纖維的阻燃性及耐腐蝕性都有一定程度影響，LOI值為28~30，而熔紡法可達(dá)34。 |
