一种新型产业用纤维——POM纤维..

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,一种新型产业用纤维聚甲醛POM纤维,王 桦,四川省纺织科学争论院,目 录,POM纤维背景,POM纤维的性能,POM纤维在产业用纺织品中的应用,POM纤维制备难点,POM纤维探究争论介绍,常用的钢筋混凝土简洁因硫离子、氯离子引起锈蚀间题，严峻影响混凝土的寿命，且简洁产生刚性裂缝。,20世纪80年月末，美、日等兴旺国家开头用高性能纤维增加复合材料加固修复混凝土构造，改善其抗拉性能和抗裂性能。,目前纤维加固修复混凝土主要使用的纤维原料是聚酯纤维和聚丙烯纤维等。,POM,纤维背景,POM,纤维背景,常用聚丙烯聚酯纤维，由于强度及弹性模量较低，在混凝土中的分散性较差，对混凝土抗压强度的提高不明显，与水泥石的粘结不严密，泵送施工不易掌握，使混凝土本钱大幅上升等，这些问题都严峻制约了纤维混凝土的大范围应用，因此迫切需要查找新型的高性能纤维替代原有产品。,试验觉察，POM纤维在掺量仅为0.9%的条件下，纤维的分散性能就表现优越，混凝土均相性和力学性能改和蔼好，通过承受不同规格的POM纤维的组合增加混凝土，可以解决其他合成纤维所不能解决的混凝土的原生缺陷所导致诱发的混凝土开裂的难题。尤其是在患病火灾后，POM纤维增加的混凝土，不会因大火燃烧而产生崩裂坍塌，使用性能大大优于目前广泛使用的聚丙烯纤维。,中国国务院办公厅于2023年4月24日公布的纺织工业调,整和振兴规划，提到要重点进展以宽幅高强工艺技术为主的土工格栅、土工布、防水卷材等多功能复合材料，高端土工布材料国内市场占有率由20%提高到50%。,POM纤维在掺量仅为0.9%的条件下，纤维的分散性能就表现优越，混凝土均相性和力学性能改和蔼好，通过承受不同规格的POM纤维的组合增加混凝土，可以解决其他合成纤维所不能解决的混凝土的原生缺陷所导致诱发的混凝土开裂的难题。,鉴于POM纤维在土工合成材料方面的应用优势，纤“”规划中的高新技术纤维行业“进展规划”将POM 纤维的生产技术列入为欲突破关键技术问题。,POM,纤维背景,1、1967年，MONTEDISON SPA，为了避开由于聚甲醛结晶速度快而引起的脆断，将从喷丝孔挤出的纤维通过淬火处理机骤冷。,2、1969年，FALKAI BELA VON在英国专利中介绍了用线性高分子量聚甲醛溶液纺丝制备POM单丝的方法。,3、1971年，在美国专利中，介绍了一种高弹性POM纤维的制取方法，通过特殊的结晶方式使得结晶度高的固体颗粒承受弹性变形在压力下结晶。熔融纺丝后的样品，经过一种特殊的热湿处理以提高纤维的弹性。,尽管以上关于POM纺丝方法的报道是早在几十年前，但由于POM结晶度高、结晶速度快难以掌握、以及在高温下分解造成气泡等等缘由，POM纤维也始终都没有实现工业化生产。,POM纤维国外争论现状,POM,纤维背景,POM,纤维背景,在我国POM纤维的争论工作起步晚，近两年只有少数大学才开头进展探究性争论，目前国内还处于试验室争论阶段。其中，仅东华大学等少数科研机构通过高纯POM或三聚甲醛催化聚合后，经熔融、干法或湿法纺丝制得POM纤维，未进展进一步的中试和工业化争论。,研究单位,研究阶段,四川省纺织科学研究院,已进入工业放大生产和纤维应用研究阶段,日本旭化成公司,工业化初期，详情未知,日本宝理塑料有限公司,工业化初期,东华大学,实验室研究，未进行进一步的工业化研究,四川大学,研究起步阶段,POM纤维国内争论现状,国内外争论现状,强度高，与常见的聚酯纤维和尼龙纤维相比，POM纤维的强度好，为常用聚酯纤维、尼龙纤维的 23倍。,耐摩擦磨损性优异，静摩擦系数低于0.3，动摩擦系数低于0.25。,拉伸回复性能优异，POM纤维的蠕变行为比碳纤维、Kevlar不锈钢丝大，但经过较长时间后，蠕变停顿假设出去负荷，蠕变又能恢复，故具有优异的拉伸回复性能。,耐久性特别优异，POM纤维不但具有良好的短期热稳定性，在高温的空气中或在高温的热水中，其长期使用稳定性也特别优异。,优异的耐化学品性能，POM纤维仅在酸中有稍微分解，对碱溶液，海水，溶剂的反抗力量极强。同时耐光性优异，而且吸水率极低，不被微生物分解，在海水中不吸附浮游生物，不长霉菌。,POM,纤维的性能,POM纤维与K-49、PET化学性能比照,性能,测试方法,K-49,PET,POM,纤维,耐碱性,10,NaOH,溶液中浸,200h,后强度保持率,/,49,40,100,耐酸性,10,HCl,溶液中浸,50h,后强度保持率,/,20,95,57,耐光性,83,碳弧灯灯照射,120h,后强度保持率,/,76,55,88,耐海水性,海水中浸一年后的强度保持率,/,50,100,吸水性,水中浸,24h,的吸水率,/,2,0.2,0.2,POM,纤维的性能,POM纤维与聚酯纤维物理性能比照,性能,聚酯纤维,POM,纤维,强度,/GPa,0.3,0.7,0.7,1.4,强度,/cNdtex,-1,2.2,5,5,10,断裂延伸率,/%,15,40,10,50,比重,/gcm,-3,1.38,1.41,伸长回复率,/%,20,80,静摩擦系数,0.375,0.29,动摩擦系数,0.355,0.245,使用温度,(),140,140,POM,纤维的性能,POM,纤维的性能,POM,纤维耐光性,土工合成材料,土工布、混凝土增加。高强度、耐碱性、分散性、耐磨性、耐候性,户外增加蓬盖材料,耐光性、耐碱性能、耐候性,防洪沙袋、军事掩体,耐碱性、耐候性、染色性、耐光性,过滤器,耐热、耐碱、耐药品性,其他工业用途,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,土工合成材料,国务院99年72号文件已明确指出：“2023年在沿海城市和土地稀缺的城市制止使用实心粘土砖；在其他地区框架构造建筑中也制止使用实心粘土砖。到2023年在全国制止生产、使用实心粘土砖。”,我国对土木工程增加用纤维越来越重视，近年国家先后出台水泥混凝土和砂浆用合成纤维GB/T 21120-2023、纤维混凝土构造技术规程等，缩短了与兴旺国家的差距。国务院办公厅于2023年4月24日公布的纺织工业调整和振兴规划中强调要重点进展以宽幅高强工艺技术为主的土工格栅、土工布、防水卷材等多功能复合材料，高端土工布材料国内市场占有率由20%提高到50%。,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,纤维用于土工合成材料的原理,阻裂 抗渗 耐久 增韧 增加 减重,混凝土中的微小裂缝受荷载作用时会产生裂缝扩展，纤维能横跨起桥接作用，缓解裂缝尖端的应力集中，增加裂缝的扩张阻力，提高混凝土的断裂能。使混凝土的延性增大，提高混凝土的韧性和抗裂力量。,纤维在混凝土中能很好的均匀分布且与混凝土浇捣成型过程中增加了混凝土内部内部的束缚力，从而削减了混凝土在成型过程中大孔隙和裂缝的产生，削减了宏渗水和微渗水。,混凝土在冻融条件下产生较大的膨胀压力，易使混凝土裂缝和原有裂缝扩展，在混凝土中掺入少量的合成纤维，由于行为较细，单位面积的纤维数量较多，这样纤维能起到一个很好的约束作用，反抗冻融和化学侵蚀时的膨胀压力。同时纤维的掺入大大提高了混凝土的抗渗性，这样便阻碍了化学物质的渗入，提高了其抗化学侵蚀性能。,土工合成纤维的要求,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,高抗碱性,分散性,安全性,性能均一性,强度高,变形能力,黏结强度,弹性模量,阻裂,抗渗,耐久,增韧,增强,减重,土工合成材料,耐碱性,纤维增加水泥的耐碱性始终是人们关心的话题，由于水泥在水化反映过程中析出的氢氧化钙。,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,玻璃纤维、自然纤维以及一些合成纤维同样都存在耐碱性差的问题,氢氧化钙与玻璃纤维中的硅氧骨架相互作用生成了一种新的物质水化硅酸钙凝胶。它对玻璃纤维产生猛烈的侵蚀，并在其外表造成较大的缺陷，引起局部应力集中，从而破坏了纤维的构造，最终导致玻璃纤维强度快速下降。,土工合成材料,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,自然纤维是自然界中最大品种的纤维，取之不尽，用之不竭。环境友好以及制造本钱低。自然纤维在碱性条件下会发生分子降解而失去力学性能。,因此，其增加水泥基材料同样存在一个长期使用性问题。,有争论承受自然纤维涂覆疏水爱护剂和或承受低碱性基体的方法，来解决自然纤维增加水泥基材料的耐久性问题效果显著，但最终结果仍不甚令人满足。纤维的耐碱性提高，是提高纤维增加水泥基材料的耐久性的重要难题。,土工合成材料,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,POM,纤维的耐碱性,(10%NaOH),土工合成材料,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,POM纤维耐碱性特别好,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,POM纤维变形力量好,土工合成材料,土工合成材料,POM,纤维应变弹性响应与,PP,纤维对比,POM纤维的弹性模量高,蠕变停顿假设除去负荷，蠕变又能恢复，更有效地阻挡混凝土塑性收缩裂缝的产生与扩延。,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,土工合成材料,患病火灾后，POM纤维增加的混凝土，不会因大火燃烧而产生崩裂坍塌。,a:,没有添加纤维的混凝土，,b:,添加,PP,纤维的混凝土；,c:,添加,POM,纤维的混凝土,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,土工合成材料,纤维,增强,相容性,分散性,耐碱性,耐光性,环境友好,钢纤维,石棉纤维,天然纤维,玻纤,维纶,丙纶,涤纶,POM,纤维,土木工程增加纤维与POM纤维比照,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,土木工程增加用合成纤维与POM纤维比照,性能,涤纶,丙纶,维纶,POM,纤维,强度,/cNdtex,-1,2.2,5,3.1,6.4,3.5,5.7,5,10,断裂延伸率,/%,15,40,15,35,12,26,10,50,比重,/gcm,-3,1.38,0.91,1.3,1.41,伸长回复率,/%,20,85,15,80,静摩擦系数,0.375,0.52,0.35,0.37,0.29,动摩擦系数,0.355,0.29,0.4,0.3,0.33,0.245,使用温度,/C,140,80,100,140,耐碱性,不好,好,好,好,耐光性,不好,不好,尚好,好,价格,/,万元,吨,-1,1.7,1.8,2.5,3.5,土工合成材料,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,目前我国每年的建筑混凝土用量以千亿吨计，按1%的混凝土使用增加纤维保守按1千亿吨，按掺量0.5%计，需要增加纤维500万吨，假设POM纤维的使用量占10%的状况下，每年的需求量就有50万吨。,土工合成材料,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,户外增加蓬盖材料市场 耐光性、耐碱性能、耐候性,目前所使用的丙纶和涤纶在高原地区的强紫外线辐射下，会加速老化，缩短使用寿命，用丙纶和涤纶生产的高原牧民的居家帐篷、遮阳材料等不能满足要求。而POM纤维在85碳弧灯照射100小时下，强度仍能保持90%，是目前合成纤维中最好的。,户外增加蓬盖材料在强紫外线辐射下，会加速老化，缩短使用寿命。尤其在四川藏区、西藏、青海等地处高原，紫外线辐射猛烈。目前我国每年户外蓬盖材料的需求量约500万m2，需用纤维1000吨。按POM纤维市场占有50%计，每年需要POM纤维500吨。,POM,纤维在产业用纺织品中的应用,防洪沙袋、军事掩体 耐碱性、耐候性、染色性、耐光性,目前防洪沙袋现有产品主要为聚乙丙烯，其耐候性能、染色性很差，每年使用量在1千万条以上，需要纤维材料12001500吨，