欢迎您来到“酚醛（PF）纤维”，您将浏览到的主要内容如下：
㈠、酚醛纤维的性能
㈡、酚醛纤维的应用
㈢、酚醛纤维的制备
酚醛纤维是美国金刚砂公司（Carborundum）为研制宇航工业材料在1969年开发的一种阻燃纤维，商品名为Kynol。该纤维因具有优异的阻燃、绝热和耐腐蚀等性能，以及纤维的制造采取低分子物纺丝成形，而后交联成为不熔不溶的体型结构的新工艺，曾被评为1969年度世界合成纤维十大发明之一。
酚醛纤维的强度和弹性在合成纤维中是较低的，但其结构特殊，性能独特和成本低廉，且在宇航、国防、冶金工业中皆可应用，所以它仍是一种颇有特色的阻燃纤维。
一、酚醛纤维的性能
酚醛纤维是由碳、氢、氧三种元素组成，本身无结晶、无取向的一种体型结构的聚合物，大分子中含有—CH2—O—CH2—和—CH2OH两种基团。酚醛纤维的主要机械性能如下：
|
|
美国 |
日本 |
|
纤度（dtex）
断裂强度（oN/dtex）
断裂伸度（%）
勾接强度（oN/dtex）
打结强度（oN/dtex）
3%伸长弹性率（%）
表观模量（oN/dtex） |
1.9
1.2-1.6
23-30
﹣
﹣
93
27-40 |
1.7-5.8
1.2-1.6
30-70
2.0-2.7
1.0-1.3
92-96
31-40 |
1、阻燃性： 由于酚醛纤维是一种含碳量高的体型结构聚合物，在2500℃的氧炔焰中它既不熔融，又不燃烧，仅呈炭化，收缩甚小，很难分解，并能保持纤维原有的形态。其限氧指数为28~34。极限使用温度可达1200℃。
酚醛纤维火焰50%~60%碳纤维+CO2+CO+H2O
因分子组成中不含氮、磷、卤和硫等在燃烧时可能产生有毒气体的元素，燃烧气毒性低、发烟量极小。
2、耐烧蚀、绝热性： 酚醛纤维制品在火焰温度下会形成玻璃态碳结构，耐烧蚀。经烧蚀后仍具有完整的碳化层，同时分解出水及二氧化碳，把部分热量带走，因而，用酚醛纤维制成的复合材料在烧蚀温度下，其绝热性可超过常用的碳纤维和硅纤维制成的复合材料。
3、耐化学腐蚀性： 酚醛纤维对所有的有机溶剂都是稳定的。除了浓硝酸、热硫酸等具有强烈氧化性的酸以外，对强酸甚至氢氟酸也较稳定，但强碱可使它慢慢分解而变色。
4、服用性能： 酚醛纤维外观呈黄棕色，比重1.27与一般合成纤维相近,但手感柔软与羊毛相仿,在20℃、65%RH下的含水率为4%~6%，比棉纤维略低，穿着极为舒适。可用分散及阳离子染料染色或原液着色。但耐磨性较低，强度与粘胶纤维及醋酯纤维差不多，为了改善这些性能。可与20%~40%的羊毛或Nomex混纺。
二、酚醛纤维的应用
酚醛纤维除制成纱线、机织或针织品外，还可加工成毡、非织造布、衬垫、合成纸及复合材料等。其主要用途：
1、普通衣料：与其它纤维混纺赋予织物一定的阻燃性。例如。用20%Kynol与20%涤纶及60%羊毛，或20%Kynol与30%涤纶及50%羊毛，或20%Kynol与80%羊毛混纺制成毛料和床上用品。
2、工作服及防护服：防火服（消防服、特种军服等）、绝热服、耐酸服以及防寒服等。
3、室内、舱内铺饰织物、窗帘、地毯等。
4、工业用品：电焊罩布、防火罩布、耐酸滤材、绝热毡、液化天然气贮罐的隔热材料和复合材料等。
5、特种用品：航空工业的绝缘和隔音材料、增强材料、飞船及火箭的绝热材料。
6、制造碳纤维及活性碳纤维的原丝:由于酚醛纤维表面是非晶态结构，性能柔软，具有表面积大和吸附速度快的特点。并能制成长丝、织物和毡状。不仅可用于医疗用脱臭填料、空气净化器、防毒面具等气相吸附，而且应用在自来水的脱氯及清凉饮料的脱色等液相吸附方面。
三、酚醛纤维的制备
有关酚醛纤维制备的专利文献甚多，但基本上可归纳为两大途径。一是熔纺法。以分子量约800~1000的热塑性酚醛树脂（Novolac）为起始原料，通过熔融纺丝成形，然后在18%多聚甲醛及18%盐酸水溶液中交联成为体型结构的酚醛纤维。美国金刚砂公司和日本Kynol公司皆采用此法。一是湿纺法。以羟甲基为端基的热固性酚醛树脂（Resole）为起始原料，通过湿法纺丝成形，然后加热交联成为体型结构的酚醛纤维。日本的Exlan公司和新日本制铁公司皆采用此法。另外，美国的Kynol公司则采用在酚醛树脂中预先加入交联剂，然后用特殊的方法纺丝，得到的纤维在催化剂存在下，短时间加热即可获得交联的纤维。
1、熔融纺（聚酰胺6改性）: 为了提高纤维的强度，改善纺织加工性能，一般用10%聚酰胺6为纤维成形载体，与热塑性酚醛树脂混合纺丝。其工艺流程如下：
热塑性酚醛树脂，10%聚酰胺6 N2流下熔融混和→纺丝→卷绕、切断多聚甲醛盐 酸交联→水洗、中和→上油干燥
一般认为，熔融纺有下列几方面缺点：
（1）、尽管有10%的聚酰胺6作为纤维的成形载体，但熔融纺丝出来的初生纤维在冷却凝固后，强度和伸度仍很低，有时甚至难以操作。
（2）、成形后的纤维在室温至沸腾的甲醛盐酸溶液中反应约7h，这样条件下会生成致癌性的二氯甲醚。因此需要特殊的劳动保护。
（3）、工艺繁复，工作周期长。树脂合成、纺丝成形、交联、后处理等各工序难以协调，特别是交联及后处理连续化生产困难很大。
2、湿纺（聚乙烯醇改性）:湿纺一般用聚乙烯醇为纤维成形载体，与羟甲基为端基的水溶性酚醛树脂混和纺丝，凝固浴为少量硼酸（约3%）的50℃饱和硫酸钠水溶液（pH=2）。其工艺流程如下：
水溶性酚醛树脂 →混和→纺丝→冷抽伸→水洗→干燥→热固交联→纤维
40%～50%聚乙烯醇水溶液
一般认为，与熔纺相比，湿纺有下列特点：
（1）、羟甲基为端基的酚醛树脂在纺丝成形后，不需要借助甲醛和盐酸发生交联，只需通过脱水、脱醛就能完成交联反应。其反应式如下：
R—CH2OH→RCH2OCH2R+H2O
R—CH2—O-CH2—R→RCH2R+HCHO
（2）、通过湿法纺丝，多级拉伸，能充分发挥作为纤维成形载体聚乙烯醇的潜在强度，并能制成长丝束，为进一步热固、卷曲创造条件。
（3）、交联固化反应只需在150℃下反应1h就能完成，比熔融纺所需的时间明显缩短。
（4）、湿法纺丝工艺制得的纤维中还含有一定比例的聚乙烯醇，这对纤维的阻燃性及耐腐蚀性都有一定程度影响，LOI值为28~30，而熔纺法可达34。 |
