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高分子纤维材料的优点是什么呢?

高分子纤维材料的优点是什么呢?

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2018-04-17

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    高分子纤维材料是继玻璃纤维和碳纤维增强复合材料之后,从20世纪60年代起发展起来的一种新型纤维复合材料。在说它的优点之前,先看一次现场表演。有句成语叫“千钧一发”。比喻用一根头发系上千钧(一钧等于30斤)的重物,是极危险和玄乎的事。
  这个比喻非常形象。不过,假如有人用不到一根铅笔粗的绳子吊起一辆2000千克(两吨)的汽车,你觉得行不行呢?而且这根绳子不是钢丝绳,而是一种高分子纤维做成的绳子。  事实证明,有的高分子纤维如芳香族聚酰胺纤维制成的绳子就“力大无比”。
  工程师们为了证明这种纤维的威力,用一根仅6毫米粗的绳子,当场吊起了一辆两吨重的汽车。其实再重一点的汽车也能吊起来。因为这种高分子纤维的强度比钢丝绳要高得多。大家知道,钢丝绳的强度也不低,但和这种国外称之为“开夫拉”的芳香族聚酰胺纤维比起来,可以说是“小巫见大巫”。
    据检测,“开夫拉”的强度是钢丝绳的6倍,而它的密度(或者说重量)却只有钢丝的五分之一。因此若用“开夫拉”和钢丝比赛,看1毫米粗的绳子谁吊起的重量大,那“开夫拉”肯定是“绝对冠军”。
  “开夫拉”也可以说是冷战时期军备竞争的产物。20世纪60-70年代是 美苏两国争夺海空优势、拼命发展高性能飞机和舰船的时代。  而高性能飞机 和舰艇的基础就是高性能材料。谁能研究出重量轻而又强度高的材料,谁的 飞机就飞得快,跑得远,省燃料。
  于是双方都决定不惜重金地研究重量轻强 度高的材料。当时已有的金属材料比重都比较大,即使是轻金属铝,比重也 有2。7 (密度为2。 699克/立方厘米),而强度却不太高。  因此,美国人决定 另辟蹊径。
  1968年,美国的杜邦公司发现聚对苯二甲酰对苯二胺一类的芳香族聚酰 胺纤维具有极高的强度,且在一45℃-+ 200°C的温度范围内都能保持不变, 并有极好的强韧性和尺寸稳定性。比如,用做结构材料的“开夫拉”一49强 度高达280-370千克/平方毫米,比铝和钛等金属的强度高得多,其收缩率 和抗蠕变性也相当好,可以说是理想的航空材料。
    这样,杜邦公司在1972年就开始成批生产“开夫拉”,到20世纪80年代中期就生产了 21000吨,并首先用于军用飞机,使这些飞机轻装,飞行速度加快。后来“开夫拉”的应用又扩大到民用飞机。
  例如,美国波音飞机公司的767型飞机使用“开夫拉”和碳纤维制成的机身,使整个机身的重量减轻了一吨。  仅此一项就使燃料消耗比波音727型飞机节省了 30%。所以,“开夫拉”目前是非常受欢迎的轻质高强度航空材料。
  随着“开夫拉”产量的增加,成本逐渐降低,它的用途也日益扩大。现在有许多汽车的轮胎帘子线(布)也采用“开夫拉”,因为它强度高,可以减少帘子线(布)的层数,从而减少了轮胎的重量,节省车辆的燃料用量。
  
    “开夫拉”纤维也是作防弹衣的理想材料,因为它重量轻,防弹能力高。现在,“开夫拉”这种高分子纤维材料已广泛用于缆绳、高压软管、运输带、空气支撑的顶蓬材料、高压容器、火箭发动机外壳、雷达天线罩,还在高层建筑物中代替钢筋等等,其用途不胜枚举。

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