常见合成纤维种类解析

合成纤维是利用石油、天然气、煤和乙炔等为原料，经合成、加工所制成的纤维。

合成纤维的品种很多，不下几十种。但从性能、适用范围等条件来看，使用较多的有尼龙、涤纶、腈纶、维纶、氨纶和丙纶等品种。它们的共同特点是：强度高、弹性好、耐磨、易洗易干，不霉不蛀和化学稳定性好。它不仅是衣着用品的良好原料，而且在国防、化工等方面也有着广泛的用途。

1.聚酯纤维

（1）概述 聚酯纤维的品种很多，但目前主要品种是聚对苯二甲酸乙二酯纤维，英文缩写为PET，我国将含聚对苯二甲酸乙二酯组分大于85％的合成纤维称为“涤纶”，俗称“的确良”，目前所谓“聚酯纤维”通常指聚对苯二甲酸乙二酯。

聚酯纤维具有一系列优良性能，如可纺性好、断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，热定型优异，耐热和耐光性好，织物具有可穿性等，故有广泛的服用和产业用途。目前，聚酯纤维已成为发展速度最快的合成纤维品种。目前产量已占合成纤维总产量的40％以上，跃居第一位。

（2）性能与应用

1）强度：干态强度4～7cN/dtex，湿态下强度不下降。聚酯短纤维的断裂强度为4.14～5.72cN/dtex（伸度为35％～50％），长丝一般为3.78～5.28cN/dtex（伸度为20％～32％），高强度丝为5.54～7.92cN/dtex（伸度为7％～17％），仅次于聚酰胺纤维。聚酯纤维的耐冲击强度比聚酰胺纤维高4倍，比粘胶纤维高20倍。

2）模量高：在大规模生产的合成纤维中，以聚酯纤维的初始模量为最高，其值可高达14.01～17.55GPa，这使织物的尺寸稳定、不变形、不走样。

3）耐磨性：聚酯纤维的耐磨性仅次于聚酰胺纤维，比其他合成纤维高。表3-2为不同混纺比的毛涤织品和涤棉织品的耐磨情况。

表3-2 毛涤织品和涤棉织品的耐磨情况

注：表中数字是织品被磨碎时的摩擦次数。

4）弹性：聚酯纤维的弹性非常好，与羊毛相似，当伸长为5％～6％时，去负荷后伸长几乎完全可以回复。特别是在湿态下的弹性仍能保持和干态一样。聚酯纤维的耐皱性超过其他任何纤维，所以用涤纶为原料织成的纯纺或混纺织品，经180℃高温定型后，虽经多次揉搓，水洗后仍不褶皱，一样挺括。

5）耐热性：聚酯纤维的软化点为230～240℃，熔点255～265℃，分解温度为300℃左右，比聚酰胺耐热性好。聚酯纤维在150℃的空气中加热1000h才稍有变化，强度下降也不超过50％。而其他纤维在此条件下，仅加热200～300h即可分解。

6）化学稳定性：聚酯纤维在常温下对酸、碱液很稳定，但不耐浓酸（1.84g/cm³硫酸）和热碱（100℃、40％的氢氧化钠）。在一般情况下能溶解涤纶的有浓硫酸，在100℃时能溶解聚酯纤维的有80％的苯酚液和二氯化苯溶液。聚酯纤维不怕虫蛀，也不发霉。

7）吸湿性：聚酯纤维的吸湿性在合成纤维中是较低的。在通常情况下，聚酯纤维的回潮率仅为0.4％～0.5％，在潮湿时也不超过1％，仅低于聚丙烯腈纤维（1％～2％）和聚酰胺纤维（4％），因而其湿强度下降小，织物易洗快干。不过，因其吸湿性小，透气性差，所以织品的吸湿力差，其成衣在夏季穿用时会感到闷热，不太舒服。

此外，聚酯纤维的耐光性仅次于聚丙烯腈纤维，还具有较好的耐蚀性和耐微生物作用。

由于聚酯纤维弹性好，织物有易洗易干、保形性好、免熨等特点，所以是理想的民用纺织材料。可纯纺或与其他纤维混纺制作各种服装及针织品。在工业上，可作为电绝缘材料、运输带、绳索、渔网、轮胎帘子线、人造血管等。

聚酯纤维作为纺织材料存在一些缺点，如染色性不良、吸湿性差、织物易起毛起球、经摩擦后易产生静电等，聚酯纤维用作帘子线时，与橡胶的粘合性差。聚酯纤维通过改性，可以生产出具有良好舒适性和独特风格的聚酯差别化纤维。

聚酯改性可在制造纤维的各个阶段进行，改性的方法大致可分为两类。一类是化学改性，包括共聚和表面处理；一类是物理改性，包括共混纺丝、变更纤维加工条件、改变纤维形态以及混纤、交织等。

2.聚酰胺纤维

（1）概述 聚酰胺纤维（Polyamide fibre）是指分子主链由酰胺键连接起来的一类合成纤维，各国的商品名称各不相同，例如我国称聚酰胺纤维为“锦纶”，是因为在我国首批生产聚酰胺树脂的是辽宁省锦西化工厂，故取名锦纶。美国称“尼龙”，前苏联称“卡普龙”（Kapron）等。由于聚酰胺纤维具有优良的物理性能和纺织性能，发展速度很快，在合成纤维产量中一直居首位，但从1972年开始为涤纶所超过而退居第二位。由于新纤维和新品种的开发以及老品种的改性，估计今后聚酰胺纤维的绝对产量仍会不断增长。

聚酰胺有许多品种，目前工业化生产及应用最广泛的仍以聚酰胺6和聚酰胺66为主。聚酰胺1010是我国的特有品种，以蓖麻油为原料。

除脂肪族聚酰胺纤维外，还有含脂肪环的脂环族聚酰胺纤维，含芳香环的脂肪族（芳香族）聚酰胺纤维等。根据国际标准化组织（ISO）的定义，聚酰胺纤维仅包括上面几种类型的纤维，而不包括芳香族聚酰胺纤维。下面主要介绍聚酰胺66和聚酰胺6两大品种。

（2）性能与应用 聚酰胺纤维是合成纤维中性能优良、用途广泛的品种之一。其性能特点如下。

1）密度小，聚酰胺纤维的密度为1.14g/cm³，在“四大纶”中最轻。在所有纤维中，聚酰胺纤维的密度仅高于聚丙烯和聚乙烯纤维。它比棉花轻35％，比粘胶纤维轻25％，用同样重量的纤维可织出较多的织品。

2）强度高，耐冲击性好，聚酰胺纤维的结晶度、取向度以及分子间作用力大，因此强度也较高。聚酰胺纤维的断裂强度远比天然纤维高，在合成纤维中是最大的一种，在一般情况下比羊毛高3～4倍，比棉花高1～2倍，比粘胶纤维高3倍左右。一般纺织用聚酰胺长丝的断裂强度为4.4～5.7cN/dtex，作为特殊用途的聚酰胺强度丝断裂强度为6.2～8.4cN/dtex。聚酰胺纤维的吸湿率较低，它的湿态强度约为干态的85％～90％（粘胶纤维仅为60％）。

3）弹性好，耐疲劳性好，聚酰胺纤维的回弹性极好，例如聚酰胺6长丝在伸长10％的情况下，回弹率为99％，在同样伸长的情况下，而聚丙烯腈纤维能回复75％。聚酯长丝回弹率为67％，而粘胶长丝的回弹率仅为32％。聚酰胺纤维能耐多次变形，其双折次数可高达40000次，比粘胶纤维高100倍，比棉花高10倍。聚酰胺纤维还具有良好的耐低温性能，即使在-70℃下，其回弹性变化也不大。

由于聚酰胺纤维的弹性好，因此它的打结强度和耐多次变形性很好。普通聚酰胺长丝的打结强度为断裂强度的80％～90％，较其他纤维高。聚酰胺纤维耐多次变形性近于涤纶，而高于其他所有化学纤维和天然纤维，因此聚酰胺纤维是制作轮胎帘子线较好的纤维材料之一。例如，在同样试验条件下，聚酰胺纤维耐多次变形性比棉纤维高7～8倍，比粘胶纤维高几十倍。

4）耐磨性好，聚酰胺纤维的耐磨性高于其他任何纺织纤维。它比棉花高4倍，比羊毛高8倍，比粘胶纤维高50倍。因此，用锦纶与粘胶纤维、棉花等混纺，其产品的耐磨性都有明显的提高，并且随着锦纶含量的增加而提高。

5）化学稳定性好，在一般条件下，聚酰胺纤维能耐乙醚、碱液、肥皂液等的浸蚀。在常温下能溶解聚酰胺纤维的有：浓硝酸、浓盐酸、浓硫酸、浓甲酸等。聚酰胺纤维在冰醋酸中会发生膨润，加热后能溶解。聚酰胺纤维本身不含有营养物质，所以不怕虫蛀。此外，聚酰胺纤维还具有不发霉、染色性较好的特点。

6）吸湿性差是聚酰胺纤维的缺点之一，在一般情况下吸水量为4％～4.5％，在潮湿时也只有8％，因而其织品易洗、易干。不过，因其吸湿性小，所以在夏季穿用纯聚酰胺纤维织品时，会感觉闷热，不舒适。

7）耐热性差，聚酰胺纤维在100℃以上时其强度明显下降，若超过170℃时则软化以至熔融，如用熨斗熨烫时，温度不可过高，还需垫一层布，否则，就有粘结、熔化的危险。同时，聚酰胺纤维的保型性和耐日晒性较差，若长时间暴晒会泛黄，影响强度。

8）摩擦起电，聚酰胺纤维织品经摩擦后易产生静电现象，吸附灰尘，并且易产生“小球”、勾丝等弊病，影响外观。

聚酰胺纤维有许多优良性能，但也存在一些缺点。对这些缺点需要加以改进，以适应各种条件。

改进聚酰胺纤维性质的方法一般分为化学改性法和物理改性法两种。化学改性的方法有共聚、接枝等，以改善纤维的吸湿性、耐光性、耐热性、染色性和抗静电性；物理改性的方法有改变喷丝孔的形状和结构，改变纺丝成型条件和后加工技术等，以改善纤维的蓬松性、伸缩性、手感、光泽等性能。

聚酰胺纤维可以纯纺和混纺，用作衣料及针织品，特别适用于制造单丝、复丝弹力丝袜。工业上主要用作轮胎帘子线、工业滤布、渔网、安全网、运输带、绳索以及降落伞、宇宙飞行服等军用物品。地毯用聚酰胺纤维也在逐年增长。

3.聚丙烯腈纤维

（1）概述 聚丙烯腈（PAN）纤维的英文名称为polyacrylonitrile fibre或poly-acrylic fibre，通常是指含丙烯腈85％以上的丙烯腈共聚物或均聚物，国内简称腈纶。丙烯腈含量在85％以下的丙烯腈共聚物纤维则称为改性聚丙烯腈纤维或改性腈纶。目前在世界上产量仅次于聚酯纤维和聚酰胺纤维，在合成纤维中居第三位。

聚丙烯腈大分子链上的腈基极性很大，使大分子间的作用力强，分子排列紧密，因此丙烯腈均聚物纺制的纤维硬而脆，难于染色。少量共聚单体的加入，即可改善上述缺点，提高应用价值。目前大量生产的聚丙烯腈纤维大多由丙烯腈的三元共聚物制得。它具有羊毛般的手感，蓬松性好，有“合成羊毛”之称。

腈纶膨体纱是根据腈纶具有热塑性的特点，经过热处理制成的。用这种膨体纱编织成的服装，不仅保暖性好，手感丰满而且质轻、柔软，是织制毛衣裤及针织品的良好材料。

（2）性能与应用 聚丙烯腈纤维具有以下特性：

1）密度小：腈纶的密度为1.24～1.27g/cm³（羊毛为1.32g/cm³），用同样重量的纤维，可比羊毛纺出更多的纱，织出较多的织品，并且柔软性和保暖性能都好。

2）吸湿性小：在一般情况下，腈纶仅能吸湿1.2％～2％的水分，最高也只有3％左右，所以腈纶织品易洗、易干。

3）断裂强度好：腈纶短纤维的干态断裂强度为2.2～4.4cN/dtex，湿态为1.76～3.96cN/dtex，比羊毛高1～2.5倍。所以，用腈纶织成的毛衣或呢料，要比纯毛织品耐穿耐用。

4）弹性模量高：腈纶的弹性模量仅次于聚酯纤维，比聚酰胺纤维高2倍，因此腈纶的保型性好。

5）化学稳定性好：有很高的化学稳定性和较好的耐热性。腈纶对酸、氧化剂及有机溶剂极为稳定；在常温下，酸、碱或有机溶剂（苯、乙醚、丙酮、汽油、四氯化碳、三氯乙烷等）对腈纶均无影响。但在高温下（100℃以上）或在浓酸、浓碱液中会降低强度，甚至溶解。

6）耐日晒性能好：耐光性和耐辐射性优异，在所有大规模生产的化学纤维中，除了聚四氟乙烯纤维外，就算腈纶了。腈纶对日光及大气作用的稳定性好。经日光和大气作用一年后，大多数纤维均损失原强度的90％～95％，而腈纶的强度仅下降20％左右。因此，腈纶织品是极宜做窗帘、幕布、帐篷、苫布等室外用品的。

7）优良的耐霉菌和耐虫蛀性。腈纶对空气、土壤、淡水和海水中的霉菌一般都能抵抗。如将腈纶埋在热带气候（31℃，相对湿度97％）的土壤中，经六个月后未发现受损伤的痕迹，而棉制帆布在同样条件下进行试验，十天内即完全腐烂。腈纶一般不发生虫蛀现象。

8）弹性差：腈纶的弹性和抗皱性能较差，特别是回弹力差，柔软性接近于羊毛。因此，腈纶织品的保型性不如纯毛织品。

9）腈纶织品经穿用后易产生静电、易吸附灰尘、易脏、易起球等。

腈纶的强度并不高，耐磨性和抗疲劳性也较差。在回弹性和卷曲性方面，与羊毛存在很大的差距。随着合成纤维生产技术的不断发展，复合聚丙烯腈纤维以及各种改性聚丙烯腈相继出现，如高收缩、抗起球、亲水、抗静电、阻燃、细纤度、异型截面等品种都已有商品生产。

腈纶广泛用来代替羊毛，或与羊毛混纺制成毛织物等，可代替部分羊毛制作毛毯和地毯等织物，还可作为室外织物，如滑雪外衣、船帆、军用帆布、帐篷等。

聚丙烯腈中空纤维膜具有透析、超滤、反渗透和微过滤等功能，可用于医用器具、人工器官、超纯水制造、污水处理和回用等。

共聚单体含量尽量降低的普通腈纶，经预氧化和炭化，可获得含碳量93％左右的耐1000℃高温碳纤维，在更高温度下热处理可得到耐3000℃高温的石墨纤维。

4.聚丙烯纤维

（1）概述 聚丙烯（PP）纤维是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维，我国简称为丙纶。丙纶产量仅次于涤纶、锦纶和腈纶，成为合成纤维的第四大品种。

纤维级聚丙烯的相对分子质量为18万～30万，比聚酯和聚酰胺高得多。等规聚丙烯相对分子质量分布的分散性较大，一般为4～7，而聚酯和聚酰胺只有1.5～2。成纤用PP要求等规度95％以上，若低于90％时纺丝困难。熔点稳定在164～172℃之间。

等规PP是典型的热塑性聚合物，工业生产丙纶的纺丝方法一般有两种：一种是熔体纺丝法，它用来纺制长丝和短纤维；另一种是膜裂纺丝法，具有工序简单、消耗定额低、产量高等特点，且对原料要求不高。用于生产丙纶非织造布的方法主要是纺粘法和熔喷法。

（2）性能与应用

1）密度小：聚丙烯纤维的密度为0.9～0.91g/cm³，是合成纤维中最轻的一种，在所有化学纤维中是最轻的，它比聚酰胺纤维轻20％，比聚酯纤维轻30％，比粘胶纤维轻40％，所以用同样质量的聚丙烯纤维，可比棉花纺出更多的纱，织出更多的织品，并且保温性能好。

2）强度大：聚丙烯纤维强度高（干、湿态下相同），回弹性好，聚丙烯纤维的强度一般为3.08～5.72cN/dtex，居于聚酯纤维和聚酰胺纤维之间；耐磨性仅次于聚酰胺纤维；抗微生物、不霉不蛀；耐化学性优于一般化学纤维。

3）吸湿性小：聚丙烯纤维在一般情况下是不吸收水分的。它的最大吸水量也不超过0.2％。所以其织品不仅易洗易干，而且尺寸稳定，不褶不皱，水湿后强度也不下降。

4）化学稳定性好：在一般情况下，酸碱和有机溶剂对丙纶均无影响。但氯磺酸、浓硝酸等能使聚丙烯纤维膨胀以至溶解。

5）绝缘性能好：聚丙烯纤维电阻率很高（7×10¹⁹Ω·cm），聚丙烯纤维的电绝缘性能也不随温、湿度的变化而改变，所以是很好的绝缘材料，导热系数很小。因此，与其他化学纤维相比，聚丙烯纤维的电绝缘性和保暖性最好。

另外，聚丙烯纤维的耐热性、染色性和耐日晒性能等均差。(www.xing528.com)

聚丙烯纤维可与棉、毛、粘胶纤维混纺用于服装，可制成地毯和装饰织物，工业上可用作渔网、绳索、滤布、人造草坪、造纸用毡和纸的增强材料等。此外，聚丙烯烟用丝束可作为香烟过滤嘴的填料。聚丙烯的非织造布可用于一次性卫生用品。聚丙烯纤维制成土工布，可用于土建和水利工程。用聚丙烯纤维制成的纸张不怕水、不怕折叠、不霉不烂，因此广泛用于军用地图、建筑图样、名片、交通旅游图等。

5.聚乙烯醇纤维

（1）概述 聚乙烯醇（PVA）纤维是合成纤维的重要品种之一，其常规产品是聚乙烯醇缩甲醛纤维，国外商品名有维尼纶等。因维纶的短纤维外观形状接近棉，具有棉花般的手感，故有“合成棉”之称，而长丝又像蚕丝。国家统一名称叫维纶。

（2）性能与应用

1）密度小：维纶的密度为1.25～1.3g/cm³，约比棉花轻20％。所以同样厚度的织品，维纶织品比棉织品轻20％左右。

2）强度大：维纶的干态强度一般为3.52～4.05cN/dtex，湿态强度为2.82～4.58cN/dtex。维纶的强度和耐磨性都优于棉，用50/50的棉维混纺织物，其强度比纯棉织物高60％，耐磨性可以提高50％～100％。由于其断裂强度比棉花高，比羊毛更高，因而维纶织品比纯棉或纯毛织品结实耐用。

3）耐磨性好：维纶的耐磨性高于腈纶、羊毛和棉花。维纶织品比同规格的棉织品要高3倍以上，比纯毛织品也高许多倍。

4）吸湿性好：维纶的吸湿性在各种合成纤维中是最大的。在标准状态下，回潮率为5％，在几大合成纤维品种中名列前茅，与棉花（7％）接近。因此，用维纶织成的内衣能吸收汗液，穿用时感觉柔软、舒适，且具有良好的保暖性。

5）化学稳定性好：维纶有较高的化学稳定性，在稀酸、稀碱或有机溶剂中均无影响，但在浓酸、浓碱液中可使其膨胀以至分解。若把维纶长时间浸入海水或埋入土中均无影响。另外，维纶还具有很好的耐日光性，其耐光性比聚酰胺纤维、棉花和粘胶纤维都好。

6）耐热性和吸色性差：维纶在100℃以上时，会软化、变形以至熔化分解，并且强度降低。维纶织品的染色性能差，不易染成鲜艳的颜色。

7）弹性：维纶的弹性不如聚酯等其他合成纤维，特别是回弹性不高，其织物不够挺括，因而其织品在穿用时易起皱，影响外观。一些合成纤维的回弹率见表3-3。

表3-3 几种主要合成纤维的定伸长（3％）回弹率

另外，维纶的耐水性较差，在湿态下温度超过110～115℃就会发生明显的收缩和变形。维纶织物在沸水中放置3～4h后会发生部分溶解。

维纶的最大用途是与棉混纺制成棉混纺布或针织品。随着维纶生产的发展，它在工业、农业、渔业等方面的应用不断扩大，主要用途为塑料及水泥、陶瓷等的增强材料；作为石棉的代用品用于建筑业；制造渔网、渔具和绳缆；用于水产车辆、船舶运输；制成维纶帆布、非织造布滤材以及土工布等。聚乙烯醇纤维在医学上的应用也越来越广泛，如制作抗菌防臭纤维、止血纤维和缝合线以及人工脏器等。

6.聚氯乙烯纤维

聚氯乙烯纤维是用聚氯乙烯树脂制得的纤维，我国商品名为氯纶。通常以氯乙烯为基本原料制成的纤维统称为含氯纤维。其中主要包括聚氯乙烯纤维、过氯乙烯纤维（过氯纶）、偏二氯乙烯和氯乙烯共聚物纤维（偏氯纶）等。

聚氯乙烯纤维突出的优点是：耐化学腐蚀性、保暖性和难燃性好，其保暖性比棉和羊毛还好，极限氧指数居各种纤维之首（表3-4）；耐晒、耐磨和弹性都很好；它的吸湿性很小，电绝缘性强；其强度接近棉纤维。缺点是耐热性差，只宜在低于40～50℃下使用，沸水收缩率大和染色困难。

表3-4 各种纤维的极限氧指数值

（续）

聚氯乙烯纤维的产品有长丝、短纤维以及鬃丝等，但以短纤维和鬃丝为主。可用于制造各种针织品、衣料。由于它具有良好的弹性、保暖性和难燃性，适宜制作毛毯和地毯。工业上用作耐腐蚀的滤布、工作服、防尘口罩等。聚氯乙烯鬃丝主要用于编织窗纱、筛网、绳索等。

7.聚四氟乙烯纤维

含氟纤维具有独特的综合性能，是目前任何新型纤维都难以替代的材料，其中主要是聚四氟乙烯纤维，其次是四氟乙烯与六氟丙烯共聚物纤维。

聚四氟乙烯纤维是由聚四氟乙烯乳液直接进行纺丝，通过高温烧结而制成，我国的商品名称为氟纶。

聚四氟乙烯纤维既能在较高的温度下使用，也能在很低的温度下使用，长期使用温度范围为-180～260℃，强度失效温度为310℃，瞬时可耐1000℃以上的高温火焰。其极限氧指数高达95，是高氧环境中最难燃的有机纤维。

聚四氟乙烯纤维有优良的化学稳定性，它的这种性能超过所有其他的天然纤维和化学纤维，是一种优异的耐腐蚀纤维。聚四氟乙烯纤维也是各种化学纤维中耐气候性最优良的一种，在室外曝露15年，其物理性能也未发生明显的变化。

此外，聚四氟乙烯纤维还具有极好的电绝缘性能和抗辐射性能，是理想的高温、高湿下的电气绝缘材料。在较大的负荷和较高温度范围内摩擦因数只有0.01～0.05，并具有良好的非粘着性和极低的吸湿率。

聚四氟乙烯纤维是一种对于尖端科学技术、国防工业以及其他国民经济部门的发展有着重要意义的纤维材料。用这种纤维加工制成的增强塑料，是制作飞机和其他飞行器的结构材料，也可以制作火箭发射台等的屏蔽物，其织物可用于制作宇宙航行服。由于它有极佳的化学稳定性且摩擦因数小，故宜于制作各种耐腐蚀和耐高温的密封函，过滤高温下腐蚀性气体、酸、碱雾滴的过滤袋，腐蚀性物质的传送带、飞机和导弹用的无油轴承等。此外，聚四氟乙烯纤维在医疗上也有它独特的用途，例如用以制作各种人造血管、人造器官，以及非吸收性组织的缝合线等。

8.聚间苯二甲酰间苯二胺纤维

聚间苯二甲酰间苯二胺（Polymetaphenylene isophthalanide，PMIA）纤维是杜邦公司1967年开始生产的一种间位型芳香族聚酰胺纤维，其商品名为Nomex，我国称之为芳纶1313。

Nornex是由间苯二酰氯和间苯二胺经缩聚反应制得的，前者采用界面缩聚和干法纺丝，后者采用低温溶液缩聚和湿法纺丝，是目前所有耐高温纤维中产量最大、应用最广的一个品种。

聚间苯二甲酰间苯二胺为难燃材料，极限氧指数为29～30，由它制成的纤维、织物和纸在油类树脂或上浆液的存在下不可燃，它还具有良好的耐化学性能。

由于这种纤维具有优良的综合性能、耐磨性好，在高温下不熔融，耐穿透、抗氧性和耐辐射性优良，并耐各种化学试剂，因此它的首要用途是制作易燃易爆环境中的工作服，尽管在价格上比棉织品贵三倍，但寿命却高6～12倍。这类工作服已广泛应用于铁矿、金属、化学、石油及石油化工领域。也可用作赛车服、宇宙服和消防服。它的另一类用途是高温下使用的过滤材料、输送带以及电绝缘材料等，也可用于制作民航客机或某些高级轿车用的装饰织物等。

9.聚对苯二甲酰对苯二胺纤维

聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）纤维是芳香族聚酰胺纤维中最有代表性的、在国外产量最大、应用最广的高强度、高模量和耐高温纤维。该纤维最早由美国杜邦公司于1971年试制成功，商品名为Kevlar，国内称为芳纶1414。

PPTA纤维具有极好的力学性能，强度可达22.07cN/dtex以上，弹性模量可达476.82cN/dtex，约为一般聚酰胺纤维的9～10倍，涤纶的3～4倍；加之它的密度不大，和橡胶有良好的粘着力，被认为是一种比较理想的帘线纤维。此外，这种纤维还具有高韧性和高抗冲击性。

由于芳链的刚性结构，使高聚物具有晶体的本质和高度的尺寸稳定性，玻璃化转变温度也很高（300℃），且制成的纤维不发生高温分解，因此PPTA纤维是优秀的耐高温纤维之一。

PPTA纤维具有优良的物理力学性能，应用范围十分广泛。在工业方面，如轮胎帘子线、高强度绳索、传送带及耐压容器等；军事方面，如防弹衣、防弹头盔、降落伞、装甲板等；航空航天方面，如飞机结构和内部装饰材料、机身、机翼、火箭发动机外壳等；体育器材，如高尔夫球杆、网球拍、钓鱼竿、滑雪板、游艇等。

10.聚苯并咪唑纤维

聚苯并咪唑（Polybenzimidazoi，PBI）纤维是美国20世纪60年代中期研制成功的一种耐高温、性能比芳纶1313更为优越的新纤维。

PBI由间苯二甲酸二苯酯和3，3-二氨基联苯胺经熔融缩聚而成。

PBI纤维是一种金黄色纤维，相对密度1.32，强度433～512mN/tex，伸长率19％～24％，初始模量9.3～12.4N/tex。该纤维具有高度的绝热性及良好的耐热性，分解温度为660℃，具有好的热稳定性（在250℃下剩余强度75％）和较低的热收缩性（在450℃收缩率8％），在550℃下仍保持原有性能，并能经受600℃的短时高温。在室温至600℃温度范围内仅收缩10％以下。在低氧环境中，PBI有极佳的稳定性和强度保留率，例如，在350℃的真空环境中经历300h，PBI的力学性能不发生变化。

PBI的极限氧指数高达48，在空气中不燃，在氧气中则慢慢地燃烧。手感好，具有优良的含湿率（13％），因此服用性能好，是良好的衣用原料。

PBI纤维的缺点是耐光性差，在阳光下强度和相对分子质量下降显著。此外，抵抗化学药剂稳定性能差，在90％的硫酸中收缩43％。

这种纤维目前的主要用途是在宇宙航行和军工等方面，用以制作各种防护服和宇航服等。另外，它也能用于制作专供高速喷气式飞机以及宇宙航行飞船重返地面时用的制动降落伞等。

然而，由于制备PBI纤维的成本高、工艺复杂、售价昂贵，限制了它的大规模生产。

11.超高相对分子质量聚乙烯纤维

在通常条件下，聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、脂肪族聚酰胺及聚酯等柔性成纤聚合物在熔融或溶液纺丝成型及后处理过程中，大分子多呈折叠结构，只能制成满足一般要求的化学纤维。如果采用特殊的纺丝及拉伸工艺使折叠的大分子伸直并结晶化，就有可能制成强度和模量较高的纤维。1975年荷兰DSM公司试制出具有优异拉伸性能的超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）纤维，打破了只能由刚性高分子制取高强、高模纤维的传统局面。这种纤维的强度和模量都超过了Kevlar纤维，美国的商品名为Spectra，日本的商品名为Dyneemao，以伸直链结晶结构代替常规聚乙烯纤维所具有的沿纤维轴向排列的折叠链结晶区和无定形区的两相结构，是使纤维具有高强高模的技术关键。用UHMWPE作为原料是实现结构转变的保证。但是随聚乙烯相对分子质量的提高，熔体粘度剧增，用常规的熔体纺丝工艺制造纤维有困难。为了解决这个问题，人们进行了大量的研究，并开发出许多新的成纤方法，其中有实用价值的方法有两种：一种是超拉伸法和区域拉伸法；另一种是冻胶纺丝-超拉伸法。目前，聚乙烯的冻胶纺丝工艺在国外已实现工业化，而且还可用于其他聚合体，如聚乙烯醇等。

UHMWPE纤维的密度小（约0.97g/cm³），其比强度和比模量在有机纤维材料中是最高的；断裂伸长为3％～6％，比碳纤维、PPTA纤维及钢丝大；冲击性能仅次于聚酰胺6，而优于聚酯、PPTA和碳纤维；受到高速运动物体冲击作用时，这种纤维所能吸收的能量是PPTA纤维、聚酰胺6纤维的2倍左右，表明它更适于作为防护材料使用。高强度聚乙烯纤维的钩结强度和结节强度都较高，在弯曲或打结时不会断裂或破损；它的摩擦因数小，耐磨性优于其他产业用纤维，容易进行各种纺织加工。

UHMWPE纤维有良好的耐紫外线辐照性能，在日光下照射1000h后其强度保持率为70％，而同样条件下PPTA纤维仅为30％左右。它还具有优良的耐化学药品性以及不吸水、电磁波透过性好等特点。

UHMWPE纤维的拉伸性能优异，适于制作各种绳、索、缆等，可作为海洋用纤维材料。由于这种纤维有良好的耐疲劳性、耐磨性以及较高的钩结和打结强度，可织成各种织物或非织造布，用于制作防弹衣、帆布、防水服或过滤材料、防护材料等；UHMWPE纤维也是比较理想的增强材料，复合材料可用于头盔、装甲兵器壳体、盾牌、耐压储罐、滑雪板等。

UHMWPE纤维也存在一些缺点。例如普通聚乙烯纤维的熔点约134℃，而UH-MWPE纤维的熔点虽提高10～20℃，但仍大大低于其他高性能纤维，限制了它在高温环境下的应用；轴向抗压性能优于PPTA纤维而劣于碳纤维；容易发生蠕变以及与热固性树脂体系的粘结性差等。这些不足可以通过化学的或物理的方法加以改进或克服。

12.聚氨酯弹性纤维

聚氨酯弹性纤维是指聚氨基甲酸酯为主要成分的一种嵌段共聚物制成的纤维，简称氨纶。1958年由美国杜邦公司实现工业化生产，商品名为Lycra，意为像橡胶一样的纤维。由于它不仅具有像橡胶丝那样的弹性，而且还具有一般纤维的特征，因此，作为一种新型的纺织纤维受到人们的青睐。

聚氨酯弹性纤维具有线密度低、强度高、弹性及耐热性好、吸湿性较强、密度低和染色性优良等特性，还具有良好的耐气候性、耐挠曲、耐磨和耐一般化学药品性等优点，在针织和机织的织物中得到应用。通常用于制作各种紧身衣、运动衣、游泳衣及各种弹性织物。

13.碳纤维

碳纤维（Carbon Fibre，CF）是由元素碳组成的纤维状物质，是一种新型的非金属材料。从元素组成看，它不是有机纤维，从制取方法看，它又是经有机纤维固相反应转变而成的纤维状聚合物碳。习惯上将1000～2300℃范围内炭化得到的纤维称为碳纤维，而2300℃以上炭化得到的纤维称为石墨碳纤维，或简称石墨纤维。前者含碳量为80％～95％，后者含碳量在99％以上。

碳纤维的开发很早，而真正作为有实用价值并工业化生产的碳纤维则出现在20世纪50年代末期，美国、日本和英国的一些公司相继研制出各种类型和不同性能的碳纤维并投放市场。各国生产的碳纤维基本上都以有机纤维为原丝，通过加热除去碳以外的一切其他元素，并形成一定的结构。从原则上讲，所有天然纤维和化学纤维都能用作生产碳纤维的原丝，但目前工业生产中主要采用聚丙烯腈纤维、沥青纤维或粘胶纤维为原丝。

碳纤维的断裂强度和模量可达2～4GPa和400～700GPa，质地强而轻、耐高温、耐腐蚀和耐辐射，还具有自润滑性好，有良好的导电性和导热性以及吸附性强等优点。

碳纤维并不单独使用，它可以多种形式（如长丝、短纤等）与各种基质（热固性树脂、热塑性塑料、金属、陶瓷、玻璃、水泥等）构成复合材料，目前最重要的是碳纤维增强塑料和碳/碳复合材料。碳纤维复合材料是十分有用的结构材料，它不仅质轻、耐高温，而且有很高的拉伸强度和弹性模量，是制造宇宙飞船、火箭、导弹、高速飞机以及大型客机等不可缺少的组成材料。在交通运输、化工、冶金、建筑等工业部门以及体育器材等方面也都有广泛的应用。表3-5为由碳纤维制得的复合增强材料（CFRP）与其他一些工程材料的部分性能比较。

表3-5 碳纤维复合增强材料与其他工程材料的比较