四大高性能有機(jī)纖維繩索，高性能纖維繩索具有特殊的物理和化學(xué)性能，在國(guó)防、軍工和航空航天等領(lǐng)域占有重要地位，是一類(lèi)重要的戰(zhàn)略物資。根據(jù)化學(xué)成分的不同，高性能纖維繩索可分為無(wú)機(jī)和有機(jī)二大類(lèi)。與以碳纖維為代表的無(wú)機(jī)纖維相比，有機(jī)纖維具有較好的耐磨性和可織性，因此，大部分繩索由有機(jī)纖維制成。有機(jī)高性能纖維繩索主要包括以芳綸、聚芳酯和聚酰亞胺為代表的芳香族類(lèi)纖維和以超高分子量聚乙烯為代表的烯烴類(lèi)纖維。
1、芳綸繩索
芳綸的全稱(chēng)為芳香族聚酰胺纖維，芳綸繩索非常突出的優(yōu)點(diǎn)是170攝氏度高溫下仍保持優(yōu)異的力學(xué)性能。芳綸增強(qiáng)復(fù)合材料可用于雷達(dá)天線(xiàn)罩、火箭整流罩和發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等，在提高性能的同時(shí)有效地降低結(jié)構(gòu)質(zhì)量。但芳綸與樹(shù)脂或橡膠基體的界面結(jié)合強(qiáng)度有待提高，等離子體、生物酶等多種方法的協(xié)同改性是未來(lái)的主要發(fā)展方向之一。
2、聚芳酯纖維繩索
聚芳酯纖維的全稱(chēng)為液晶聚芳酯(LCP)纖維，由4-羥基苯甲酸和2-羥基-6-萘甲酸縮聚而成。與芳綸相比，聚芳酯纖維具有優(yōu)異的抗蠕變性能和化學(xué)穩(wěn)定性。聚芳酯纖維曾用于勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)火星車(chē)的著陸緩沖氣囊以及好奇號(hào)火星車(chē)的著陸制動(dòng)器繩索，未來(lái)有望應(yīng)用于火星服、充氣式著陸減速器和居住艙等火星探測(cè)裝備。但聚芳酯纖維經(jīng)紫外線(xiàn)照射后會(huì)出現(xiàn)明顯的性能退化，限制了其在平流層飛艇等空間充氣式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。
3、超高分子量聚乙烯繩索
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維由聚乙烯單體聚合而成，相對(duì)分子質(zhì)量在350萬(wàn)~750萬(wàn)之間。UHMWPE纖維密度僅為0. 97克/立方厘米，其比強(qiáng)度可達(dá)到370cN/tex，是目前比強(qiáng)度最高的有機(jī)纖維。UHMWPE纖維常應(yīng)用于輕便的防彈材料和海洋繩纜。由于其分子鏈之間的作用力較弱，在高溫和外力作用下極易產(chǎn)生變形，因此，超高分子量聚乙烯繩索蠕變改性是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一。
4、聚酰亞胺繩索
聚酰亞胺(PI)纖維主要由二酐和二胺2種單體合成，分子中包含大量與酰亞胺鍵連接的芳香族基團(tuán)，因此，聚酰亞胺纖維具有出色的熱穩(wěn)定性、耐輻射和介電絕緣性能，常用于航天器輕質(zhì)隔熱材料、結(jié)構(gòu)材料與輻射防護(hù)材料等。近年來(lái)，隨著高強(qiáng)高模PI纖維的發(fā)展，其強(qiáng)度和模量均優(yōu)于芳綸，在航天器承力結(jié)構(gòu)中具有巨大的應(yīng)用潛力。
綜上所述，芳綸繩索具有突出的高溫力學(xué)性能，適用于高溫應(yīng)用場(chǎng)景。與芳綸相比，聚芳酯纖維具有優(yōu)異的抗蠕變性能，適用于長(zhǎng)期負(fù)載工況。超高分子量聚乙烯繩索具有非常優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度，但是對(duì)高溫和載荷非常敏感。聚酰亞胺纖維的耐輻射性與熱穩(wěn)定性非常突出，是代替芳綸的理想材料之一。四種高性能有機(jī)纖維的性能特點(diǎn)為滿(mǎn)足編織繩索選用纖維材料的需要提供了保障。
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