新型纤维材料论文题目有哪些要求
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高性能纤维性能分析【摘要】分析了碳纤维、超高强聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑 (POB)纤维和 M5 纤维等高性能纤维的重要特性以及它们的应用状况。 【关键词】高性能纤维;先进复合材料;分子结构;重要特性;应用 [中图分类号]TS102,528 [文献标识码]A [文章编号]1002-3348(2005)01-0054-04 高性能纤维 (High-Performance Fibers)是从 20 世纪 60 年代开始研发并推广的纤维材 料, 它的出现使传统纺织工业产生了巨大变革。 所谓高性能纤维是指有高的拉伸强度和压缩 3 强度、耐磨擦、高的耐破坏力、低比重(g/m )等优良物性的纤维材料,它是近年来纤维高分 子材料领域中发展迅速的一类特种纤维。 高性能纤维可用于防弹服、 蹦床布等特种织物的加 工及纤维复合材料中的加固材料,其发展涉及许多不同的领域。本文分析和比较了碳纤维、 超高强聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维、M5 纤维等高性能 纤维的特性以及它们的应用状况。 1 高性能纤维 1·1 高性能纤维分类 无机纤维:碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维等。 有机纤维:超高强聚乙烯纤维(HPPE)、芳香族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑(PBO) 纤维、M5 纤维等。 1·2 碳纤维 碳纤维的生产始于 20 世纪 60 年代末 70 年代初, 由有机纤维如腈纶(PAN)纤维、 粘胶纤 维或沥青纤维经预氧化、 炭化和石墨化加工而成。 碳纤维的石墨六方晶体结构决定了其强度 大、模量高等优良性能,如日本东丽公司生产的 T-400 碳纤维,拉伸强度可达 2GPa,断 裂伸长率为 5%。碳纤维不燃烧,化学性能稳定,不受酸、盐等溶媒侵蚀。 1·3 超高强聚乙烯纤维 高强高模聚乙烯在 20 世纪 70 年代出现, 具有超高分子量, 高取向度, 且分子间距很近, 3 使纤维具备高强高模的特征, 其密度具有 97g/cm , 是唯--能浮在水面上的高强高模纤维。 除此之外,其他机械性能亦比较突出,如良好的韧性和耐疲劳性能,耐高速冲击性等。 1·4 芳香族聚酰胺纤维 20 世纪 70 年代,人们开始从事液晶态纺丝技术的研究,用于纺制高性能纤维,与普通 纺丝的分子结构截然不同,液晶态纺丝时形成的分子链只有刚棒状高取向的有序结构。 图 1 液态高聚物分子的构型示意图 (a)为典型普通大分子,为无规则线团;(b)为刚性大分子, 在没有良好侧向作用和导向情况下的状态;(c)为无规的棒状 液晶;(d)为向列型液晶 芳香族聚酰胺是最为人所熟知的,通过液晶纺丝纺制的高性能纤维,如 Kevlar(聚对苯 二甲酰对苯二胺纤维)、 Twaron(聚对苯二甲酰间苯二胺纤维)、 Technora(聚对苯二甲酰对苯 二胺纤维)等,如图 3 所示,为芳香族聚酰胺高结晶和高取向分子结构。这类纤维性能比较 均衡,具有高强伸性能, 高韧性、耐腐蚀、耐冲击、较好的热稳定性,不导电,除了强酸和强碱外,具有较强的抗化 学性能。 图 3 芳香族聚酰胺晶体结构图 聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维 1998 年国际产业纤维展览会上,日本东洋纺展出了商品名为 Zylon 的 PBO 纤维,其化 学名为聚对苯撑苯并双恶唑,化学结构为: 1·5 PBO 纤维采用液晶纺丝法纺丝,由苯环和苯杂环组成的刚棒状分子结构以及分子链的高 取向度, 决定了它的优良性能。 PBO 初纺普通丝(AS 丝-标准型)就具有 5N/tex 以上的强度 和 84N/tex 以上弹性模量, 经热处理后可得到强度不变、 模量达 4N/tex 的高模量丝 (HM 丝-高模量型)。PBO 作为一种新型高性能纤维,具有高强度、高模量、耐热性、阻燃性 4 大特点,其强度与模量相当于 Kevlar (凯夫拉)的 2 倍,限氧指数(L01)为 68,热分解温 度高达 650℃,在有机纤维中为最高,被认为是目前具有最高耐热性能的有机材料之一。 表 1 PBO 纤维的性能 性能 PBO 一 AS PBO—HM 密度(g/cm3) 54 56 抗拉强度(GPa) 8 8 拉伸模量(GPa) 180 280 断裂延伸率(%) 5 5 热分解温度(℃) 650 650 L01(%) 68 68 表 2 PBO 纤维与其他纤维的主要性能比较 性能 PBO-HM Kevlar-49 宇航级碳纤维 密度(g/cm ) 纤维直径(?m) 抗拉强度(Gpa) 拉伸模量(CPa) 断裂延伸率(%) 3 56 24 8 280 5 45 12 2 115 0 80 6 58 230 5 热分解温度(℃) 650 550 一 1·6 M5 纤维 PBO 纤维推出的几年后,阿克卓·诺贝尔(Akzo Nobel)公司开发了一种新型液晶芳族杂 环聚合物:聚[2,5-二烃基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑],简称 "M5"或 PlPD,化学结构为: M5 纤维的结构与 PBO 分子相似——刚棒结构。 M5 分子链的方向上存在大量的-OH 和-NH 在 基团,容易形成强的氢键。如图 4 所示,与芳香族聚酰胺晶体结构不同,M5 在分子内与分 子间都有氢键存在,形成了氢键结合网络。 图 4 为 M5 纤维沿分子链轴方向的晶体结构,虚线为氢键。 图 4 M5 晶体结构 比较图 3 与图 4 可以清楚地看出,M5 大分子所形成的双向氢键结合的网络,类似一个 蜂窝。这种结构加固了分子链间的横向作用,使 M5 纤维具有良好的压缩与剪切特性,压缩 和扭曲性能为目前所有聚合物纤维之最。 2 高性能纤维特性分析比较 碳纤维石墨层面上碳-碳共价交键的存在,使作用于碳纤维上的应力,从一个石墨层转 移到相邻层面, 这些共价交键保证了碳纤维具有高的拉伸模量和压缩强度。 但这些共价键为 纯弹性键,一旦被打破,不可复原,即不显示任何屈服行为。所以碳纤维受力时,应力-应 变曲线是线性关系,纤维断裂是突然发生的。 有机纤维的性能取决于分子结构、分子链内键及分子链间结合键。如前所述,超高强聚 乙烯纤维、PBO 纤维都具有优良的性能,但由于超高强聚乙烯纤维大分子链间的结合键为弱 的范德华键,使其纤维易产生蠕变,压缩强力较低,另外超高强聚乙烯纤维耐热性和表面粘 合性有限,因而不适合用作加固纤维。而 PBO 纤维也因大分子链间没有形成氢键结合、作用 力较弱,使得其压缩和扭曲性能较低,加之纤维表面惰性强,与树脂的结合能力较差,在复 合材料成型过程中,有明显的界面层,从而影响也限制了 PBO 的应用。 芳香族聚酰胺纤维高结晶度、高取向度的分子结构,使其具有高强伸性能,也是由于大 分子链间弱的作用力 (范德华键),造成大分子链间剪切模量及压缩强度低。芳香族聚酰胺 纤维由氢键结合成的薄片状结构在受压缩载荷作用时易塑性变形, 薄片相对容易断开, 在严 重过载时会出现原纤化,最终导致压缩失效。 分子链间结合键以 M5 比较理想, M5 大分子间和大分子内的 N-H-O 和 O-H-N 的双向氢 在 键结构,是其具有高抗压性能的原因所在,热处理后的 M5 纤维,拉伸模量可达 360GPa,拉 伸强度超过 4GPa,剪切模量和抗压强度可达 7GPa 和 7GPa。此外 M5 而大分子链上含有羟 基,使它与树脂基体的粘结性能优良,采用 M5 纤维加工复合材料产品时,无需添加任何特 殊的粘合促进剂,且具有优良的耐冲击和耐破坏性。有资料显示,以 M5 为加固纤维的复合 材料,在压缩过载的情况下,测试样品仍能继续承受显著的(压缩)载荷,与之相比,碳纤复 合材料会粉碎,而芳香族聚酰胺复合材料则会被挤成纤丝状薄片(原纤化)。如图 5、图 6 分 别为一个碳纤维和一个 MS 纤维复合材料的失效测试条,显示了脆性与韧性失效之间的明显 差异。此外,M5 纤维的刚棒结构又决定了它有高的耐热性和高的热稳定性,空气中热分解 温度达到了 530℃,超过了芳香族聚酰胺纤维,与 PBO 接近,极限氧指数(LOI)为 59,在 阻燃性方面也优于芳纶。 图 5 碳纤维复合材料测试条的失败 图 6 M5 纤维料测试条的失败 表 1 为几种高性能纤维力学及物理特性。 表 1 高性能纤维的力学和物理特性 特性 高 强 度 超高强聚 高 模 量 芳 香 族 高 模 量 高模量 M5 纤 碳纤维 乙烯纤维 聚酰胺纤维 PBO 纤维 维(实验值) 抗拉强度(GPa) 伸长率(%) 拉伸模量(GPa) 压缩强度(GPa) 压缩应变(%) 密度(克/cm ) 标准回潮率(%) 限氧指数(LOI) 3 58 5 230 10 90 80 0 一 43 0 0 一 一 97 一 一 2 0 115 58 50 45 5 29 8 5 280 40 15 56 6 68 0 5 330 70 50 70 0 59 空气中热老化起 800 150 450 550 530 始温度(℃) 从表 1 看,M5 纤维的各种性能指标都接近或超过其它高性能纤维,为综合性能优良的 高性能纤维。 3 应用与前景 目前超高强聚乙烯纤维的应用主要是加工防弹用特种织物、防弹板、渔业用绳网、极低 温绝缘材料、混凝土补强加固用试验片材、光缆补强材料、降落伞绳带、汽车保险杠等。芳 香族聚酰胺纤维常见的品种 Kevlar、Twaron、Technora 纤维等,主要应用有作为复合材料 的增强体、渔业工业等用绳网、防弹服、防弹板、头盔、混凝土补强材料等。碳纤维的优良 特性使其广泛用于航空、航天、军工、体育休闲等结构材料,应用于宇宙机械、电波望远镜 和各种成型品,还有直升飞机的叶片、飞机刹车片和绝热材料、密封填料和滤材、电磁波屏 蔽材料、防静电材料、医学材料等。PBO 纤维从问世以来就受到人们的关注,其应用主要有 防冲击方面的加固补强材料、复合材料中的加固材料,用于防护的防弹服、防弹头盔、消防 服、高性能及耐高温传动带、轮胎帘子线、光纤电缆承载部分、架桥用缆绳、耐热垫材等。 与各种高性能纤维相比,M5 纤维的综合性能更优越,这使得它的应用领域更广泛。尤 其是 M5 纤维的抗冲击力和耐破坏性,使它在制造经济、高效的结构材料方面有广阔的应用 前景,如应用于航空航天等高科技领域,在高性能纤维增强复合材料中 M5 也具有很强的竞 争力。当前 M5 纤维的研究比较活跃,随着研究的深人,其性能和应用将得到不断的提高和 拓展。 高性能纤维的不断创新是高性能产业用纺织品及复合材料用纤维领域的重要进步, 随着 世界高新技术、纤维合成与纺丝工艺的发展,以及军事、航空航天、海洋开发、产业应用的 迫切需要,高性能纤维的开发与应用前景将更为广阔。新型高性能纤维M5的研究与应用摘要:本文介绍了一种新型液晶芳族杂环聚合物,聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑){poly[2,6-diimidazo(4,5-b:4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen],PIPD}纤维(简称M5)简述了M5纤维的制作方法,M5纤维特殊的分子结构特征,并通过与其它高性能纤维的比较,阐述了M5纤维优良的性能,特别是其良好的压缩与剪切特性除此之外,M5纤维的高极性还使其更容易与各种树脂基体粘接,这使M5纤维的综合机械性能比目前其它高性能纤维都好文中还展望了M5纤维的应用前景前言近年来,随着对有机高性能纤维的不断深入研究,在刚性高性能纤维领域已经取得了很大的进展但大多数高性能纤维,因分子间结合力的薄弱而导致某些力学性能上的不足,如PBO纤维大分子链间较弱的结合力,使其压缩和扭曲性能较差纤维材料的压缩性能,主要取决于纤维大分子之间的相互作用程度[1,2]通常纤维扭转模量可作维表征大分子之间相互作用程度的一个量度因此,如何增强大分子链之间的相互作用,已成为进一步强化刚性聚合物纤维力学性能的一个重要问题作为Akzo-Nobel实验室的研究成果,一种新型的高性能纤维,即著称的M5已经被研究出来聚合物是聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑){poly[2,6-diimidazo(4,5-b:4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen],PIPD}纤维(简称M5)[3]由于M5纤维沿纤维径向即大分子之间存在特殊的氢键网络结构,所以M5纤维不仅具有类似PBO纤维的优异抗张性能,而且还显示出优于PBO纤维的抗压缩性能1高性能纤维M1 单体的选择及M5的合成[4]在M5聚合物的制备过程中,其关键步骤是单体2,3,5,6-四氨基吡啶(2,3,5,6-tertraaminopyridine,TAP))的合成TAP可由2,6-二氨基吡啶(2,6diaminopyridine,DAP)经硝化还原后制成,反应方程式如下所示:在M5的合成过程中,TAP需经盐酸化处理并以盐酸盐形式参与聚合反应若TAP直接以磷酸盐的形式参与反应,不但可以避免盐酸腐蚀作用,还可以加快聚合反应速度,但却易发生氧化作用另一单体2,5-二羟基对苯二甲酸(2,5-Dihydroxyterephthalicacid,DHTA)的合成也是制备M5聚合物的重要环节,可由2,5-二羟基对苯二甲酸二甲酯(2,5-dihydroxy-1,4-dimethylterephthalate,DDTA)水解后制得,反应方程式如下所示:M5纤维的聚合过程与聚对苯撑苯并二恶唑(poly(p-phenylenebenzobisoxazole),PBO)相似,可将TAP和DHTA两种单体按一定的等当比同时加入到聚合介质多聚磷酸(polyphosphoric acid,PPA)中,脱除HCI后逐渐升温至180℃,反应24h,得到M5聚合物,反应方程式如下所示:2 M5的分子结构特征及聚合物的聚集态结构1 M5的分子结构特征M5纤维在分子链的方向上存在着大量的-OH和-NH基团,容易在分子间和分子内形成强烈的氢键因此,其压缩和扭曲性能为目前所有聚合物纤维之最M5纤维的刚棒状分子结构特点决定了M5纤维具有较高的耐热性由于M5大分子链上含有羟基,M5纤维的高极性使其能更容易与各种树脂基体粘接图1热处理后PIPD-HT单斜晶胞的双向氢键网络晶体结构示意图[5]图2热处理后PIPD单斜晶胞沿C轴的分子结构示意图[5]图1和图2都显示了热处理后PIPD纤维的微观二维结构,即在大分子间和大分子内分别形成了N-H-O和O-H-N的氢键结构,这种双向氢键的网络结构正是M5纤维具有高抗压缩性能的原因在图1 热处理后PIPD-HT单斜晶胞的双向氢键网络晶体结构示意图图2 热处理后PIPD单斜晶胞沿C轴的分子结构示意图2 M5的聚集态结构图3 PIPD-AS沿C轴方向的分子结构示意图如图3所示,为含有21%左右水分子的PIPD-AS纤维的结晶结构由于PIPD-AS纤维中存在着大量的水,因而使得PIPD-AS纤维有很大的质量热容,而且具有良好的耐燃性能表2和表3所列出的实验结果也证实了这一结论[16,19]如图4所示,为不同热处理温度的PIPD-AS纤维WAXD图[16]从图4可以看出,PIPD-AS纤维在热处理过程中晶体中的水分被脱出,变成无水聚合物晶体,从而在垂直于纤维方向的平面内形成二维氢键网状结构有实验表明,经过热处理后PIPD纤维的结晶度和取向度都有很大的提高图4 不同热处理温度的PIPD-AS纤维WAXD图Klop EA等[22]通过PIPD晶体结构的X射线衍射实验研究发现,因PIPD试样的处理温度不同,在PIPD的分子内部可出现不同形式的结晶结构—单斜结晶晶胞和三斜结晶晶胞(如图5和图6所示)单斜和三斜的晶胞参数分别为:单斜结晶: a=49 ,b=48 ,c=01 ,=90°,=107°,=90°三斜结晶:a=68 ,b=48 ,c=02 ,=84,=110°,=107°Takahashi等[20,21]采用中子方法测得的PIPD-HT晶胞参数为:a=33 ,b=462 ,c=16 ,=84°,=4°,空间结构为P21/,单斜晶胞区别于三斜晶胞的不同之处在于,三斜晶胞的氢键网络结构仅仅是靠沿对角线平面的大分子连接的,而单斜晶胞可在垂直于纤维方向的平面内形成了二维氢键网络结构,显然这种二维氢键网络结构,使得M5具有其它高性能纤维所无法比拟的高剪切强度,剪切模量和压缩强度图5 PIPD单斜晶胞在ab面和ac面上的投影 图6 PIPD三斜晶胞在ab面上的投影3 M5纤维的纺丝工艺[9,16]1 M5纤维的成形M5纤维的纺丝是将质量分数为18~20%左右的PIPD/PPA纺丝浆液(聚合物的MW为0×104~5×105)进行干喷湿纺,空气层的高度为5-15cm,纺丝温度为180℃,以水或多聚磷酸水溶液为凝固剂,可制成PIPD的初生纤维其中,实验用喷丝孔直径范围为65-200 m,喷头拉伸比取决于喷丝空的直径,可达70倍,所得纤维直径为8-14 所得M5的初生纤维需在热水中进行水洗,以除去附着在纤维表面的溶剂PPA,并进行干燥图7 M5纤维的热处理示意图2 M5纤维的热处理为了进一步提高初生纤维取向度和模量,对初生纤维在一定的预张力下进行热处理,如图7所示在这一过程中,M5纤维取向度将伴随着由其分子结构的改变引起的剪切模量的增加而增大对M5初生纤维进行热处理能够改善纤维的微观结构,从而提高纤维的综合性能M5初生纤维再进一步用热水洗涤除去残留的多聚磷酸水溶液(PPA)和干燥后,在氮气环境下于400℃以上进行大约20s的定张力热处理,最终可得到高强度,高模量的M5纤维在此需要特别指出的是,如果热处理温度过低或处理时间过短,则PIPD-AS和PIPD-HT的转变是可逆的因此,热处理温度与热处理时间对M5纤维的模量影响很大4 M5纤维的性能1 力学性能图8 PIPD-AS和PIPD-HT纤维的应力-应变曲线图如图8所示,热处理后的PIPD纤维同PIPD的初生纤维相比较,二者的力学性能截然不同,PIPD-AS纤维存在屈服,而PIPD-HT纤维不存在这种现象Lammwers M[18]等研究发现,经过200℃热处理的初生纤维压缩强度由原来的7Gpa提高到7Gpa,而经过400℃热处理的初生纤维压缩强度由原来的7Gpa提高到1G显然对于PIPD的初生纤维来讲,并非热处理温度越高越好通过用偏光显微镜观察发现:在400℃热处理的纤维中存在裂纹,这可能是导致压缩强度下降的原因,因此,热处理温度不宜太高表1[9-14]给出了几种高性能纤维的力学性能和其它性能的对比数据,其中的力学性能包括拉伸强度,断裂伸长,模量以及抗压缩强度等与其它3种纤维相比,M5的抗断裂强度稍低于PBO,远远高于芳纶(PPTA)和碳纤维,其断后延伸率为4%;与其它高性能纤维相比,M5纤维的模量是最高的,达到了350GPa;M5的压缩强度低于碳纤维,但却远远高于Twaron-HM纤维和PBO纤维,这归因于M5的二维分子结构[17]表1 M5纤维与其它高性能纤维的比较纤维拉伸强独/Gpa断裂伸长/%初始模量/ Gpa压缩强度/ Gpa压缩应变/ %密度/(-3)回潮率/%Twaron-HM5C-HS0PBO6M0纤维空气中的热稳定性/℃LOI/%电导性抗冲击性抗破坏性编制性能耐紫外性Twaron-HM45029-++++-C-HS800N/A++------++PBO55068-++N/A+/---M5530>50-+++++++M5纤维特殊的分子结构,使其除具有高强和高模外,还具有良好的压缩与剪切特性,剪切模量和压缩强度分别可达7GPa和6GPa,优于PBO纤维和芳香族聚酰胺纤维,在目前所有聚合物纤维中最高图9 M5纤维的轴向压缩SEM图一般来讲,当高性能纤维受到来自外界的轴向压缩力时,其纤维内部的分子链取向会因轴向压缩力的存在而发生改变,即沿着纤维轴向出现变形带结构而对M5纤维来讲只有当这种轴向压缩力很大时才会出现这种结构[11]如图9所示,当M5纤维受到外界的轴向压缩力时,压缩变形后的M5纤维中也会出现一条变形带结构,但与其它高性能纤维(如PBO)相比较,M5纤维的变形程度要小很多2 阻燃性能表2 PIPD-AS和PIPD-HT纤维耐燃性能的重要参数[5]试样PHRR①(kWm-2)TTI②(s)SEA③FPI④(sm2kW-1)残留量(%)PIPD-AS76061PIPD-HT89062PBO-HM17072T09811N08724PVC05515注:①热量释放最大速率(PHRR);②引燃时间(TTI);③比消光面积(SEA);④耐燃性能指数(FPI)表2所列数据是热量计热流为75kW/m2时测得的,也就是在试样表面温度为890℃左右时测得的值纤维试样放在一块1cm2的线网上试样原始重量在3g-5g之间从表2可以看出,PIPD-AS纤维热量释放最大速率(PHRR)为7kWm-2,也就是说单位时间内PIPD-AS释放出最小的热量,与其它高聚物相比是一种较好的阻燃剂用材料PIPD-AS纤维的点燃时间最长为77s,远高于Nomex纤维SEA是用来衡量单位物质燃烧时产生的烟雾量,PIPD-AS纤维达到了224m3/kg,而Nomex纤维为38670m3/kg,二者相比PIPD-AS纤维的SEA值远低于Nomex纤维,说明PIPD-AS纤维燃烧时产生的烟雾量要远少于Nomex纤维同表2中的其它高聚物相比,PIPD-AS纤维的耐燃性能指数(FPI)最高为76sm2kW-从表2中各项耐燃性能参数可以看出PIPD纤维在耐燃性方面,要好于其它高性能纤维,即PIPD纤维在耐燃性方面将具有较好多应用前景M5纤维的刚棒状分子结构决定了它具有较高的耐热性和热稳定性从表2中可以看出,PIPD-HT纤维具有与聚对苯亚基苯并双嗯哇(PBO)纤维相似的FPI值,但它在燃烧过程中更不容易产生烟M5在空气中的热分解温度为530℃,超过了芳香族聚酰胺纤维,与PBO纤维接近M5纤维的极限氧指数(LOI)值超过50,不熔融,不燃烧,具有良好的耐热性和稳定性[7]3 界面粘合性能与PBO,聚乙烯或芳香族聚酰胺纤维相比,由于M5大分子链上含有羟基,M5纤维的高极性使其能更容易与各种树脂基体粘接采用M5纤维加工复合材料产品时,无需添加任何特殊的粘合促进剂M5纤维在与各种环氧树脂,不饱和聚酯和乙烯基树脂复合成形过程中,不会出现界面层,且具有优良的耐冲击和耐破坏性[6,8]4 热力学性能图10 四种不同含水量M5纤维的DSC扫描图图10为MGNoRTHoLIT[19]等用SetaramC80D热量计测得的四种不同含水量M5纤维的DSC谱图研究发现将1g试样材料放在一个开放的测试槽内,以2℃/min的速度,在30℃-200℃范围内得到一张扫描图,如图5所示从DSC谱图可以看出,四种不同含水量M5纤维的吸热峰面积及位置与开放测试槽内水分的蒸发有关从表3可以看出,含有结晶水的M5初生纤维的热吸收值与不含结晶水的M5纤维的热吸收值之间存在着较大的差别,而PIPD初生纤维和PIPD HT试样的热吸收值之间几乎没有什么差别通过以上研究发现完全干燥的PIPD初生纤维的晶体结构与PIPD-HT试样结构类似表3 不同含水量的PIPD纤维的热吸收值试样热吸收值(J/g)PIPD初生纤维(含水量20%)637PIPD初生纤维(干燥)163PIPD HT(含水量7%)378PIPD HT(干燥)1855 应用及展望作为一种先进复合材料的增强材料,M5纤维具有许多其它有机高性能纤维不具备的特性,这使得M5纤维在许多尖端科研领域具有更加广阔的应用前景;M5纤维可用于航空航天等高科技领域;用于国防领域如制造防弹材料;用于制造运动器材如网球拍,赛艇等M5纤维特殊的分子结构决定了其具有许多高性能纤维所无法比拟的优良的力学性能和粘合性能,使它在高性能纤维增强复合材料领域中具有很强的竞争力与碳纤维相比,M5纤维不仅具有与其相似的力学性能,而且M5纤维还具有碳纤维所不具有的高电阻特性,这使得M5纤维可在碳纤维不太适用的领域发挥作用,如电子行业由于M5大分子链上含有羟基,M5纤维的高极性使其能更容易与各种树脂基体粘接正是由于M5纤维具有许多其他高性能纤维所无法比拟的性能和更加广阔的应用前景,这使得众多的科研工作者都积极地致力于M5纤维的研究相信在不久的将来,随着对M5纤维研究的进一步深入,作为新一代的有机高性能纤维—M5纤维必将得更加广泛的应用
做毕业论文主要在于这个过程,经过几个月的学习文献、动手实验、撰写报告让你认识到自己能够坚持做一件事,最终结果不重要,建议选择做实验写论文的的那种,纯论文没意思
论文的题目不要太浮夸了,也不要用比喻句什么的,最好是一句话就能点名中心,论文基本上就是当成说明文来写,所以一定要严谨
论文写作是高校为了检验学生的学习成果,也是为了提高教学质量的重要环节之一。大学生毕业前必须完成论文写作任务,才能申请相应学位。只有在论文达标之后他们才能获得学位。毕业论文也代表了大学生活即将结束,是学生从学校走进社会的一个重要桥梁。学生不仅要向学校提交答卷,最重要的是向自己提交答卷。虽然毕业论文不能表现出一个人的才华,也不一定会对社会产生巨大收益。但论文写作是为了提高教学质量的重要环节之一,也是筛选优秀人才的一个重要指标。
新型纤维材料论文题目有哪些
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【摘要】体育科学横跨自然科学与社会科学两大门类,具有极强的综合性特征,有其独特的研究对象和科学方法,体育科研论文的写作亦有自己的特点与要求。本文仅就体育科研论文的文章结构、基本格式以及内容与要求作一探讨。【关键词】科研论文;文章结构;基本格式;内容与要求OntheBasicStructureandFormofSportsScienceThesis【Keywords】Thesis;StructureandForm;ContentandRequirement***1前言从事体育科学研究活动,必须具备多学科的知识、多方面的能力和科学的方法。体育科技写作,不仅是体育工作者应具备的知识和能力,而且是必须把握的一种具体的科研方法。因为,一切体育科学研究之成果最后大都以科研论文这种书面表达形式,经科技信息载体传播于世的。体育科研成果如不能最后写成科技作品(论文),公布于众,那么一切个人的科学见解和观点,一切创造和发明,都不可能得到传播和利用,产生应有的社会效益,而只能是研究者头脑里的一些思维活动罢了,世人是无法知晓的,如然,也就失去了科学研究的意义了。诚然,人们衡量体育科研论文质量的标准主要取决于其理论和实践价值的大小,然而,论文所反映的研究成果能否迅速的向社会传播并准确的被人们所理解则取决于论文写作水平的高低。这表明,一篇高质量的体育科研论文要求其内容和形式的统一。随着体育科学的迅速发展,科技信息量与日俱增,据报道,目前全世界体育期刊已达5000余种,每年问世的体育科技文献约25000—30000篇,平均天天有80余篇。体育科研成果的传播、贮存与利用,引起了人们的高度重视,借助于现代科技工具——计算机对体育科技成果、信息进行贮存、检索,使之迅速地传播与利用,已成为一种先进的传播交流手段。微机贮存与检索,要求体育科技学术期刊编排实现规范化,而期刊编排规范化首先要求论文写作的规范化。要实现体育科研论文写作的规范化,就必须了解体育科技写作知识,把握其写作方法和技巧。笔者因职业之原故,拜读体育科研论文原稿颇多,从研读原稿论文感到许多科研论文的选题和所研究的内容颇有价值,但论文写作不符合期刊编排规范化和科研论文撰写的要求。其中最为普遍的突出的问题是文章结构层次混乱、写作格式极不统一(尤其是理论型和实验型的“定量化”研究论文)。这不仅给编者和读者熟悉和理解论文之精髓增加了难度,也直接影响了体育科研成果的传播、贮存和利用。体育科技写作,作为一种科研方法,涉及的知识结构内容颇多,不同文体的体育科技作品有不同的写作要求。本文仅对体育科研论文的文章结构和基本撰写格式的内容与要求作一探讨。2体育科研论文的文章结构根据写作目的的不同、研究对象和方法的差别,体育科研论文大致分为两类,一类是学位论文,一类是学术论文。学位论文,是体育院校的学生或体育科研院(所)研究人员旨在取得学位而写作的论文。如学士论文、硕士论文、博士论文。学术论文,是广大体育工作者在体育实践中为研究和解决某一问题而写作的论文。目前,体育科学技术、理论研究的新成果大部分都是以学术论文的形式发表在体育科技学术刊物上。由于研究对象和方法的差别,学术论文又分为两种类型,即理论型论文和实验型论文。虽然体育科研论文的种类很多,构成的形式多样,但就其文章的主体结构有它的基本型,即序论、本论、结论的三段式。2。1序论部分的写作内容与要求序论,是论文的开头、引子,好比一出长剧的序幕,要有吸引力。通常以引言、导言、绪言、前言等小标题冠之,也可以不冠以任何小标题。该部分的写作内容主要有三个方面:①介绍课题研究的背景材料,前人的工作和现在的知识空白;②研究的理由、目的,理论依据和实验基础,预期结果及其在相关领域里的地位、作用和意义;③交待课题研究的范围、任务。这一部分要写得简明扼要,在整篇文章中它所占的比例要小。具体要求是背景材料的介绍要准确、具体,紧扣课题;研究的说明要实事求是,对作用意义不可夸大和自我评价;任务的交待应具体、明确。2。2本论部分的写作内容与要求本论也称正论,它是体育科研论文的主体,课题的“创造性”主要在这一部分表达出来,它反映了论文所建立的学术理论、采用的技术路线和研究方法达到的水平,简言之,本论水平决定了整个论文的水平。
1、天然彩棉天然生长的非白色棉花,我国于1994年开始对彩棉的引进与种植,目前已拥有棕、绿、紫、灰、橙等色泽品种,通常用来与白棉、合成纤维混纺,后工序不经染色,是真正意义的环保绿色纤维,其长度与强度略逊于白棉。2、除鳞防缩羊毛羊毛的鳞片使羊毛具有缩绒性,这对洗涤和使用带来了诸多问题,所以剥除和破坏羊毛鳞片是最直接也是最根本的一种防缩方法,经氯化处理和羊毛不仅获得了永久性的防缩效果,而且使羊毛纤维细度变细,纤维表面变得光滑,富有光泽,染色变得容易,制品更加柔软、滑糯,具有抗起球,可机洗等特点,无刺痒感,使羊毛织物具有更好的品质和更广的应用范围。这种处理方法称之为“羊毛表面变性处理”,也有人称之为“羊毛丝光处理”。3、新型绿色纤维素纤维——Lyocell(莱塞尔)这是一种90年代国外发展起来的新型纤维素纤维,将天然纤维素原料直接溶解在NMMO的水溶液中进行纺丝再生出来的一种人造纤维素纤维,生产工艺较粘胶简单,所用溶剂无毒,也无有害物放出,溶剂回收率达7%,产品废弃物土埋5~6周可生物降解,不构成对环境污染,被称之为21世纪的绿色纤维。为纤维素纤维的环保化生产及产品升级换代提供了方向。目前,我国多引用英国的商品名(Jencel),译为坦赛尔或天丝。Lyocell纤维集天然纤维与合成纤维的优点于一身,具有纤维素纤维吸湿性好、透气、舒适等优点,穿着舒适性远优于涤纶,光泽优美,手感柔软,县垂性好,飘逸性好,同时又具有合成纤维强度高的优点,其强力高于棉和普通的粘胶,具有良好的水洗尺寸稳定性和较好的性价比,其混纺性能好,可与其他天然纤维、合成纤维混纺,下表是Lyocell纤维和其他纤维的性能比较。 4、超细纤维其制品手感柔软、细腻、滑爽,光泽柔和,超细纤维的比表面积大,表面吸附作用强,具有很高的清洁能力,可作为高吸水材料(如毛巾、纸巾),超细纤维可用于制作仿真丝面料、高密防水透气织物、桃皮绒织物、仿鹿皮面料等。目前国家对超细纤维的分类尚无统一标准,但一般把,细度在55~4dtex(5~3旦)为细旦丝,细度在33~55dtex为超细旦丝,细度在11~33dtex为极细旦丝。5、凉爽纤维(Coolmax)杜邦的Dacron,截面呈四沟槽,使液态水传导面积增大,拥有优截止的湿气处理功能(透气、透湿),如同管道将湿气迅速送到了面料外层,增强了穿着者的舒适感,同时还具有极佳的可染性和抗沾污性,适合于男女衬衣,户外及运动服面料,使穿着者干爽舒适,持久如一。6、阻燃纤维纤维的阻燃性一般用极限氧指数(LOI,即能维持燃烧的最低氧含量的百分率)表示。空气中的氧含量约为21%。若纤维的LOI值大于21%,离开火焰后,在空气中就不能继续燃烧。一般,LOI大于26%的纤维就可认为是阻燃纤维。阻燃腈氯纶纤维是我国生产阻燃织物的主要纤维品种。LOI值在26%以上,有良好的阻燃性,且尺寸稳定性好,耐日光性类似于腈纶,手感舒适,悬垂性好,回弹性好,染色容易,色牢度好。另外,在成纤高聚物的大分子链中,引入芳环或芳杂环,增加分子链的刚性,大分子的密集度和内聚力,从而提高热稳定性,如芳纶1313(Nomex)也是一种具有良好阻燃性的阻燃纤维。 大豆蛋白纤维:由我国科技工作者自主开发,并在国际上率先实现了工业化生产,也是迄今我国获得的唯一完全知识产权的纤维发明。是通过提取大豆中的蛋白质及多种对人体有益的微量元素,利用生物工程高新技术制成的新型灾生植物蛋白纤维。用途:大豆面料手感柔,滑,软,吸湿导湿,透气性好,保暖性好,蚕丝般的光泽,羊绒般的手感,与棉,毛,丝,晴纶,涤纶,天丝,等都有良好的混纺效果。是绒衫,内衣,睡衣等的理想面料。玉米纤维(聚乳酸纤维)玉米纤维具有丝光泽,手感好,透明度高,强度弹性比棉麻好的优点。玉米纤维制成的纺织品可以烫,可以洗,但最好不要用高温(<120℃)洗烫。此外,其染色性也不错。从环保的观点看来,玉米聚乳酸纤维以其低原料能源取胜于合成纤维;玉米纤维主要用在衣着类纺织品、填充棉、非织造布、地毯及家饰用品等五大方向;若不使用丢弃后,12年后即会溶掉,是属于无污染的纤维并且在生物降解方面获得极高评价。用途:有极好的悬垂性,滑爽性,吸湿透气性,良好的耐热性和抗紫外线功能并富有光泽和弹性,可做内衣,运动衣,时装等。天丝:是一种纤维素纤维,采用溶剂纺丝技术,干强略低于涤纶,但明显高于一般的粘胶纤维,湿强比粘胶有明显的改善,具有非常高的刚性,良好的水洗尺寸稳定性(缩水率仅为2%),具有较高的吸湿性,纤维横截面为圆形或椭圆形,光泽优美,手感柔软,悬垂性好,飘逸性好。总起来说:天丝具有:1 有棉的柔软性 2 有涤纶的高强力 3 有毛的保暖性 但是它在湿热的条件下容易变硬,在冷水的挑绒性也不好。吸湿排汗CoolTech:是台湾新光合成纤维股份研制生产的。它采用特殊的十字断面沟槽设计,使纤维同时具有良好吸湿、导湿及快干功能,再加上纤维与皮肤接触点因断面设计而减少,保证流汗后的肌肤依然保持优越的干爽感。丽赛(Richcel)被业界称之为“植物羊绒”,是具有优异综合性能的植物纤维素纤维,生产原料来源于进口的天然针叶树精制专用木浆。丽赛纤维特点:卷曲度较好,因此纤维中存留静态空气较多,因而具有较好的保暖性丽赛纤维初始模量较大。回弹性好,利用这一性能,可制成蓬松度较好,手感丰满的仿毛类毛衫织物。吸湿性较好,由其织成的织物具有良好的导湿透气性,同时纤维对人体皮肤无刺激性,且柔软滑糯。丽赛纤维染色鲜艳,富有光泽。织物成形性好丽赛纤维用途:保暖内衣原料上乘之选;生产T恤面料的理想选择;制作女装面料;制作家纺产品,如:制作毛巾产
PTT聚酯系列:短纤、毛条、长丝;纤维素纤维系列:天竹、圣麻、polynosic纤维,纱线;珍珠纤维、甲壳素纤维,纱线;功能性纤维系列:竹炭纤维、吸湿快干纤维及纱线;抗菌、阻燃、负离子纤维及纱线;绿色环保系列:再生涤纶DTY/FDY;Tencel/Lyocell/Modal纱线;有机棉、玉米纤维;高支亚麻混纺纱线;涂料染色纱。
新型纤维材料论文题目有哪些类型
复合材料:复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。复合材料:复合材料是由金属材料、陶瓷材料或高分子材料等两种或两种以上的材料经过复合工艺而制备的多相材料,各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料由连续相的基体和被基体包容的相增强体组成。基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、石墨、橡胶、陶瓷、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、石棉纤维、碳化硅纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
根据增强物分:粒子增强,短纤维增强,连续纤维增强根据基体分:树脂基复材、金属基复材、陶瓷及复材
碳纤维制品可谓是广泛的分布在我们的生活中,碳纤维是我们制造很多日常用品的很好的材料。那么,什么是碳纤维呢,碳纤维有哪些特点呢,碳纤维跟其他普通的材料相比,有哪些优点呢。其实,碳纤维是有很多种类的,那么,碳纤维有哪些分类,各种不同的分类有哪些优点特性呢?现在小编就来给大家一一介绍一下,希望可以帮助大家了解碳纤维。 什么是碳纤维? 碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。 碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。 碳纤维与传统的玻璃纤维相比,杨氏模量是其3倍多;它与凯夫拉纤维相比,杨氏模量是其2倍左右,在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性突出。 碳纤维有哪些分类? 碳纤维按原料来源可分为聚丙烯腈基碳纤维、1K碳纤制作的管沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维;按性能可分为通用型、高强型、中模高强型、高模型和超高模型碳纤维;按状态分为长丝、短纤维和短切纤维。 按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000兆帕、模量为100G帕左右。高性能型碳纤维又分为高强型(强度2000兆帕、模量250G帕)和高模型(模量300G帕以上)。强度大于4000兆帕的又称为超高强型;模量大于450G帕的称为超高模型。 随着航天和航空工业的发展,还出现了高强高伸型碳纤维,其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纤维。 市场上90%以上碳纤维以PAN基碳纤维为主。 由于碳纤维神秘的面纱尚未完全揭开,人们还不能直接用碳或石墨来制取,只能采用一些含碳的有机纤维(如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等)为原料,将有机纤维与塑料树脂结合在一起炭化制得碳纤维。 PAN基碳纤维 PAN基碳纤维的生产工艺主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程:首先通过丙烯腈聚合和纺纱等一系列工艺加工成被称为“母体“的聚丙烯腈纤维或原丝, 将这些原丝放入氧化炉中在200到300℃进行氧化,还要在碳化炉中,在温度为1000到2000℃下进行碳化等工序制成碳纤维。 沥青基碳纤维 美国发明了纺织沥青基碳纤维用的含有基金属中间相沥青,原丝经稳定化和碳化后,碳纤维的拉伸强度为5G帕,模量为252G帕;法国研制了耐热和高导电的中间相沥青基碳纤维;波兰开发了新型金属涂覆碳纤维的方法,例如涂覆铜的沥青基碳纤维是用混合法制成,先用铜盐与各向同性煤沥青混匀,进行离心纺丝,在空气中稳定化并在高温氢气中处理,得到合金铜的碳纤维。 世界沥青基碳纤维的生产能力较小,国内沥青基碳纤维的研究和开发较早,但在开发、生产及应用方面与国外相比有较大的差距。[18-19] 碳纤维按产品规格的不同被划分为宇航级和工业级两类,亦称为小丝束和大丝束。通常把48K以上碳纤维称为大丝束碳纤维,包括360K和480K等。宇航级碳纤维初期以3K为主,逐渐发展为12K和24K,主要应用于国防军工和高技术,以及体育休闲用品,像飞机、导弹、火箭、卫星和钓鱼杆、球杆球拍等。工业级碳纤维应用于不同民用工业,包括:纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等。 以上,小编给大家详细介绍了碳纤维是什么,并将碳纤维与普通的材料进行对比,让大家更加清楚的了解了碳纤维的材质的特点以及碳纤维的优点,这些都是它使用广泛的一个很大的原因。小编还介绍了几种不同的碳纤维的种类以及其对应的特点,碳纤维的产品在我们的日常生活中应用是较为广泛,它的产品还是值得消费者去购买的,希望小编的介绍可以帮到大家。
复合材料:复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等
新型纤维材料论文题目有哪些好写的
选什么不好说 不要选流变学。 那玩意我觉得比较不好弄。
不知道怎么写的话也可以参考下别人是怎么写的呀~看下(材料科学)或者(材料化学前沿)这样类似的期刊多学习学习下呗~
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目的应该放在熟悉科研过程和基本实验技能上。如果导师不给找题,如下: 1,与师兄师姐们或者身边有这方面经验的人商谈,听一听他们的想法,选一个和他们的实验方法相近的研究。优点在于:这样你将来实验有了问题,还有个人问,并且在他们的经验下,可以少走弯路和节省经费。我当初的硕士课题就是和我们那里的肿瘤研究所的好友商谈定下来的(与他们关联的题),一路非常顺利,那一步不会问好友就是了! 2,尽可能选简单的实验方法,不光是为了省钱和时间,同一个题能用简单方法证明,为什么非得找什么高级方法,可能有人说:越是高级的方法越有水平!这是大错特错!!!我曾经看过98 年发表在 Science 上的一篇原著,作者就是用了一个 ELASA 法,但实验设计的非常完美,而且就150例病人数。至于说我,当初的硕士课题用的是免疫组织化学染色法,很简单!
纤维材料论文题目有哪些类型
一种四官能度环氧树脂的合成 高效过滤材料性能的研究 浅谈渗碳,氮化技术的发展与 高强高耐蚀性钎焊铝合金材料 碳锡复合多孔材料的制备及储 炭石墨复合材料的制备及性能 预制件的制备及其性能的研究 高氮微合金钢轧制组织与性能 等等 参考地址:
目的应该放在熟悉科研过程和基本实验技能上。如果导师不给找题,如下: 1,与师兄师姐们或者身边有这方面经验的人商谈,听一听他们的想法,选一个和他们的实验方法相近的研究。优点在于:这样你将来实验有了问题,还有个人问,并且在他们的经验下,可以少走弯路和节省经费。我当初的硕士课题就是和我们那里的肿瘤研究所的好友商谈定下来的(与他们关联的题),一路非常顺利,那一步不会问好友就是了! 2,尽可能选简单的实验方法,不光是为了省钱和时间,同一个题能用简单方法证明,为什么非得找什么高级方法,可能有人说:越是高级的方法越有水平!这是大错特错!!!我曾经看过98 年发表在 Science 上的一篇原著,作者就是用了一个 ELASA 法,但实验设计的非常完美,而且就150例病人数。至于说我,当初的硕士课题用的是免疫组织化学染色法,很简单!
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pvcpp材料多,相对容易。