1、高性能纖維材料以其高強(qiáng)、高模、耐高溫特性廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍事、體育和其它各種安全防護(hù)方面，但這只是相對(duì)普通高聚物纖維而言。其纖維自身的極限，相互間的對(duì)比，以及在光、熱輻射，水解及其復(fù)合狀態(tài)下的行為與變化特征，并不明確，而往往以一個(gè)“高性能”冠之。事實(shí)上，要達(dá)到真正的安全、可靠使用，避免過多的冗余設(shè)計(jì)，尋求改善其不足之處的途徑，是這類高性能纖維性能評(píng)價(jià)中所亟待解決的問題。 論文中對(duì)8種高性能纖維(Kevlar 29，Kevl

2、ar 49，。Kevlar129，Twaron 2000，Terlon ，Kermel ，PBO和UHMW-PE)材料的熱重分析TG表明：①各類溫度指標(biāo)(開始分解溫度T<,1>、質(zhì)量變化速率最大點(diǎn)的溫度T<,p>和半壽溫度T<,1/2>)在空氣和氮?dú)鈨煞N氣氛條件下的排列順序一樣；②本文提出的綜合性溫度指標(biāo)與各類溫度指標(biāo)對(duì)照，結(jié)果一致，即PBO纖維耐高溫性最好，其次是Terlon ，然后是其它幾種對(duì)位芳綸和Kermel纖維，UHMW-PE

3、纖維耐熱性最差；③利用經(jīng)典的熱降解動(dòng)力學(xué)理論分析，表明空氣環(huán)境中材料的熱降解活化能低于氮?dú)猸h(huán)境中的活化能，反應(yīng)級(jí)數(shù)近似，即樣品在空氣中的降解比在氮?dú)庵腥菀?，空氣加速了樣品的氧化降解?由TG結(jié)果設(shè)置熱力學(xué)條件對(duì)比樣品的熱機(jī)械性能，PBO纖維仍顯示出最好的耐高溫力學(xué)性能。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纖維在70℃下可以安全使用，其力學(xué)性能保持率(強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和模量)與熱老化溫度和熱老化時(shí)間之間存在指數(shù)關(guān)系，且相關(guān)系數(shù)較高，

4、符合實(shí)際使用情況。根據(jù)建立的溫度與模量之間的理論模型，得出模量隨溫度的升高先出現(xiàn)增加現(xiàn)象，然后發(fā)生下降。 利用氙弧燈和碳弧燈兩種光源模擬日光，探討高性能纖維在一定溫濕度和時(shí)間下的耐光老化性能。纖維的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和初始模量都發(fā)生了下降。整體而言，纖維強(qiáng)度在碳弧燈輻照下比在氙弧燈下下降得多，絕對(duì)值大約相差5﹪～10﹪，氙弧燈的作用比較接近實(shí)際日光照射的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，雖然PBO纖維在TG和熱機(jī)械性能上有最大值，且未處理時(shí)

5、力學(xué)性能最優(yōu)，但光照老化后性能不及Kevlare 129纖維，即PBO纖維的耐目光性較差。8種纖維中，UHMW-PE纖維耐光性最好，Kermel纖維在日曬條件下力學(xué)性能下降最快。對(duì)高性能纖維光照一段時(shí)間后再熱處理，發(fā)現(xiàn)這種復(fù)合作用使得纖維的性能發(fā)生劇烈的變化，在實(shí)際使用中應(yīng)絕對(duì)避免這些高性能纖維光熱的復(fù)合作用，除非對(duì)它們進(jìn)行過特殊處理后才有可能避免損傷。自制彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞儀并對(duì)所選高性能單纖維進(jìn)行彎曲和扭轉(zhuǎn)疲勞實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示彎曲疲勞壽命

6、(扭轉(zhuǎn)疲勞壽命)的對(duì)數(shù)與預(yù)加張力、彎曲角度(扭轉(zhuǎn)角度)之間存在線性關(guān)系。而且兩種條件下，預(yù)加張力的影響都比角度影響大，所以這些高性能纖維材料應(yīng)盡量避免在高應(yīng)力條件下的彎曲與扭轉(zhuǎn)使用。高性能纖維材料在扭轉(zhuǎn)過程中存在捻度傳遞不均勻性，且清楚顯示纖維中存在弱節(jié)。兩種條件，即彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞分別作用下，柔性材料UHMW-PE纖維的彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞壽命都最長(zhǎng)，對(duì)位芳綸的壽命相對(duì)較短。而這與纖維自身的微細(xì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，SEM觀察表明，UHMW-PE纖維

7、更多地顯示韌性破壞的特征，而芳綸纖維則較多地顯示其原纖劈裂破壞的特征。 對(duì)實(shí)際應(yīng)用的Kevlar 129織物和玻璃織物，進(jìn)行耐日曬性能研究。利用二氧化鈦的溶膠一凝膠溶液涂層，發(fā)現(xiàn)涂層織物日曬條件下光學(xué)性能得到了改善。掃描電鏡顯示在織物表面形成了二氧化鈦溶膠一凝膠的三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這對(duì)于光線的進(jìn)入起到了防護(hù)作用，二氧化鈦積極地發(fā)揮了對(duì)紫外光的吸收和反射屏蔽作用。同時(shí)，對(duì)Kevlar 129、PBO和．Kermel 三種纖維也進(jìn)行