如果其中一條鏈斷裂，其他鏈可起到同樣加固作用，使材料不被破壞
二、通用玻璃纖維及其織物
（一）玻璃纖維的主要品種與分類 （見表 3-28）
表 3-28 玻璃纖維品種與分類
類 別
分 類
按纖維的形態
和長度分
連續纖維（又稱紡織纖維）—由許多根單絲集合成的一類紡織材料
定長纖維—一種直徑細、長度短的紡織材料，長度一般為 300～500mm
玻璃棉—長度一般在 150mm以下，纖維較短，像棉絮
玻璃棒—直徑為 35～500μm的棒狀材料
空心纖維—纖維呈中空狀
卷曲纖維—纖維呈卷曲狀
按纖維直徑分
初級纖維（又稱粗纖維）—單纖維直徑 20～30μm
中級纖維—單纖維直徑 10～20μm
高級纖維（又稱紡織纖維）—單纖維直徑 4～10μm
超級纖維（又稱超細纖維）—單纖維直徑小于 4μm
按堿金屬氧化
物含量① 分
無堿纖維（E玻璃纖維）—堿金屬氧化物含量很少，且具有良好電絕緣性的玻璃纖維（其
堿金屬氧化物含量一般小于 1％）
低堿纖維—堿金屬氧化物含量為 2％ ～6％的玻璃纖維
中堿纖維（C玻璃纖維）—我國生產的一種玻璃纖維，其堿金屬氧化物含量在 12％左右
高堿纖維（A玻璃纖維）—堿金屬氧化物含量大于 15％的玻璃纖維，即普通玻璃纖維
按纖維性能分
高強纖維（S玻璃纖維）—用硅-鋁-鎂系統的玻璃拉制的玻璃纖維，其新生態強度比無堿玻
璃纖維高 25％以上
高模量纖維（M玻璃纖維）—用高模量玻璃拉制成的玻璃纖維，其彈性模量一般比無堿玻
璃纖維高 25％以上
低介電纖維（D玻璃纖維）—用低介電玻璃拉制而成的玻璃纖維，其介電常數及介電損耗
角正切都小于無堿玻璃纖維
耐堿纖維（AR玻璃纖維）—用于增強硅酸鹽水泥的玻璃纖維，能耐水泥水化時析出的水
化物的長期浸蝕
高硅氧纖維（耐高溫纖維）—用鈉硼硅酸鹽玻璃拉絲后，經酸處理燒結而成的玻璃纖維，
其二氧化硅含量在 95％以上
半導體纖維—含氧化銀或氧化銅的玻璃拉制成的纖維，經處理后，其表面電阻率達半導體
范圍
① 所謂堿金屬氧化物含量是指玻璃組成中含堿金屬鉀和鈉的氧化物含量。
（二）玻璃纖維的成分與性能
1.玻璃纖維的化學成分
玻璃纖維的主要化學成分是二氧化硅和三氧化二硼。它們對玻璃纖維的性質和工藝
特點起決定性作用。以二氧化硅為主的稱為硅酸鹽玻璃，以三氧化二硼為主的稱為硼酸
鹽玻璃。氧化鈉、氧化鉀等堿性氧化物能降低玻璃的熔化溫度和粘度，使玻璃熔液中的
氣泡容易消除。它們又被稱作助熔氧化物。氧化鈣、三氧化二鋁等成分可改善玻璃的某
些性質和工藝性。常用玻璃纖維的成分見表 3-29。
表 3-29 玻璃纖維的化學組成 （質量分數）（％）
序
號
名 稱
代
號
SiO2
Al
2O3、
Fe2O3
B2O3 CaO MgONa2OK2OCaF2BaOLi
2OBeOZrO2 CeOTiO
1 無堿玻璃纖維①
E 53.5 15.3 10.0 16.3 4.5 ＜0.5
2.0
2 無堿玻璃纖維②
E 54.3 15.2 8.0 17.3 4.7 0.6
0.1
3 中堿玻璃纖維③
5＃ 67.3 7.0
9.5 4.2 12.0
4 中堿玻璃纖維④
C 64.5 4.1 4.7 13.4 3.3 7.9 1.7
0.9
5 高堿玻璃纖維⑤
A 72.0 0.6
10.0 2.5 14.2
6 高強度玻璃纖維⑥
S 64.3 24.8
＜0.0110.270.27
7 高彈性模量玻璃纖維⑦
M 53.7 0.5
12.9 9.0
3.0 8.0 2.0 3.08.0
8 高硅氧纖維⑧
R 98.59 1.07
0.24
① 我國無堿玻璃纖維成分。
② 美國通用無堿玻璃纖維成分。
③ 我國通用中堿玻璃纖維成分。
④ 國外通用中堿玻璃纖維成分。
⑤ 國外高堿玻璃纖維成分。
⑥ 美國高強度玻璃纖維 （S-994）成分。
⑦ 美國高彈性模量玻璃纖維 （YM-31-A）成分。
⑧ 鋁鎂硅酸鹽成分的纖維用酸萃取后制成的高硅氧纖維成分。
2.玻璃纖維的基本性能
玻璃纖維的直徑一般為 0.5～30μm。玻璃纖維具有不燃燒、耐腐蝕、拉伸強度高、
光學性能好、絕緣、價廉及原材料易得等優點。
（1）拉伸強度高 國產玻璃纖維的新生態 （新生態玻璃纖維指纖維拉出來后未受
任何表面損傷和水汽侵蝕） 單絲強度為：無堿玻璃纖維 3.12GPa，中堿 5＃
玻璃纖維
2.68GPa，高強 2＃
玻璃纖維 4GPa。玻璃纖維的強度隨所受各種因素的影響而變化，如單
絲直徑越細，拉伸強度越高。
（2）伸長率小 玻璃纖維的伸長率一般為 3％ ～4％，比其他天然和合成纖維小得
多。
（3）耐熱性好 玻璃纖維有很好的耐熱性。隨著 SiO2、ZrO2、Al
2O3、Cr
2O3等高熔
點組分含量增加，纖維耐熱性相應提高，如 SiO2 為 96％ （質量分數）的高硅氧纖維，
使用溫度為 1000°C。
（4）電性能 無堿玻璃纖維絕緣電阻高、介電性能好、吸濕性小、耐高溫，在機
電工業中作為電絕緣材料，效果顯著。
（5）化學穩定性 玻璃纖維在水和各種侵蝕介質作用下具有良好的穩定性，但不
同的玻璃纖維成分對不同的介質的抵抗力是不一樣的。無堿玻璃纖維的耐水性最好，但
耐酸性很差；E玻璃纖維的耐弱堿性尚好；中堿玻璃纖維的耐水性較好，耐酸性比無堿
纖維好；高堿纖維的耐酸性較好，但耐水性能差。
（6）吸濕性 玻璃纖維的吸水性是天然和合成纖維的 1／20～1／10。吸水作用與玻
璃成分有關，無堿纖維吸水量最小，高堿纖維吸水量最大。
（7）脆性 玻璃纖維的脆性比其他纖維都高，不耐磨，容易折斷。但當纖維直徑
小到 3.8μm以下時，纖維及其制品有很好的柔軟性。
（三）玻璃纖維及其織物的品種和應用形式
（1）短切纖維 未經任何形式結合的短切連續纖維原絲段。商品短切纖維長度一
般為 6～50mm。
（2）無捻粗紗 平行原絲 （多股原絲無捻粗紗）或平行單絲 （直接無捻粗紗）不
加捻而合并的集束體，并股數目有 6股、12股及 60股等，它具有樹脂浸漬又快又透的
特點。
（3）玻璃帶 與玻璃布的結構相似，寬度為 6～20mm。
（4）短切纖維氈 連續纖維原絲短切后，隨機無定向分布，用粘結劑粘合而制成
的氈片。此種氈片鋪復性好，無定向性，價格便宜，用途較廣。
（5）玻璃絲絨球 由長度為 3.2mm的短切纖維無捻粗紗與聚酯混合制成玻璃纖維
絨球，其增強作用較小。
（6）玻璃布 根據織法可分為一般織法和特殊織法兩大類。按一般織法的有平紋
布、斜紋布、緞紋布、單向布、無捻布及無紡布等。按特殊織法的有高模量布等。
平紋布：它的徑向與緯向強度相近，強度較緞紋或斜紋布低。
斜紋布：它具有較高的強度和良好的鋪覆性。
緞紋布：其玻璃纖維卷曲小，強度較大，有良好的鋪覆性與斜紋布相似。
單向布：該布經紗方向強度較高，對用于定向強度要求高的制品有利，其厚度在
2mm以上。
無紡布：用樹脂粘結而成的片狀材料。這種布在拉絲過程中直接成型，易于保持纖
維的新生態，因此具有強度高，剛性好，工藝簡單等優點。
無捻布：該布的特點是易浸漬，滲透性好，覆蓋性好，沖擊強度和剛性比玻璃氈
好。無捻布也有平紋、斜紋和緞紋等幾種織法。
高模量布：由粗細兩組經緯紗組成，粗紗占玻璃布組成的 90％左右。由于承擔荷
載的粗紗不互相穿插發生卷曲，所以，此布的強度特別大。
（四）玻璃纖維及其織物的用途 （見表 3-30）
表 3-30 玻璃纖維及其織物的用途
品 種
用 途
短切纖維
適用于熱固性與熱塑性塑料的增強，常用于制備結構塑料制品
切碎纖維
將連續纖維原絲切成 0.4～6mm長的纖維稱為切碎纖維，其特點是在澆注成型時極易分
散
無堿紗
適用于制作電絕緣材料和其他玻璃鋼制品
無堿無捻紗
主要用作電絕緣用玻璃鋼和工程塑料等的增強材料，尤其適用于制造纏繞制品，如壓力容
器、儲罐、管道、火箭殼體等
中堿無捻紗
主要用作酸性介質用玻璃鋼和工程塑料等的增強材料
無堿布
用作電絕緣用云母制品、漆布和玻璃鋼等的增強材料
無堿無捻布
主要用作電絕緣用玻璃鋼和工程塑料的增強材料
中堿布
適用于作乳膠、橡膠、塑料及瀝青等涂覆制品的基布，液體、氣體粉塵的過濾布，防腐保溫、
隔熱等的包扎材料
無捻布
用作玻璃鋼的增強材料，適用于船舶、大型容器等
無堿帶
適于制作包扎管道和管接頭，或纏繞高壓管和容器
無堿套管
用作電機、電器及儀表的絕緣材料
玻璃氈
分為短切纖維氈和連續纖維氈兩種，適用于手糊成型，也可用于模壓及各種連續預浸工藝
三向織物
是一種由玻璃纖維織成的立體結構的、可使織物的層間區域也得到增強、產生力學上各向
同性的增強塑料，適用于齒輪、軸承等受力零件
三、特種玻璃纖維
（一）高強玻璃纖維 （S玻璃纖維）
高強度玻璃纖維的單絲強度一般比無堿玻璃纖維高 25％以上。
國產高強纖維采用鋁鎂硅酸鹽玻璃原料，其單絲強度為 3.0～3.4GPa，紗線拉伸彈
性模量 83～85GPa，相對密度 2.54。高強纖維采用增強型浸潤劑，不需后處理，可直接
使用。
高強玻璃纖維紗的技術指標見表 3-31，高強玻璃纖維布的技術指標見表 3-32。國產
高強 1
＃
、2＃
玻璃纖維與其他玻璃纖維性能比較見表 3-33。
表 3-31 高強玻璃纖維紗的技術指標
代 號
單絲公稱直徑
／μm
股數
線密度
／tex
線密度的變異系數（％）
≤
斷裂強力／N
≥
捻向 捻度
SC8-12×1×2S55
8
2±0
24±1.8
7
14.0
S 55±5
SC8-12×20
8
20±
1
0
240±18
5
120
無捻
SC8-12×40
8
40±
1
0
480±36
5
200
無捻
注：代號中各要素的意義，例如 SC8-12×1×2S55中 S—高強纖維；C—連續纖維；8—公稱直徑：12×
1—線密度；2—股數；S—捻向；55—捻度。
表 3-32 高強玻璃纖維布技術指標
制品代號
厚度
／mm
原紗號數 ×
股數
單纖維公稱
直徑／μm
纖維排列
密度
／（根／cm）
經紗
緯紗
經紗
緯紗
經紗
緯紗
玻璃布
質量／
（g／m2）
公稱捻度／
（捻／m）
經紗
緯紗
密度
／cm
組織結構
SW-220-90
0.220±
0.022
12×212×2
8
8
18±114±1230±20 55
55 90±1.5
二上二下
斜紋
SW-220A-90
0.220±
0.022
12×212×2
8
8
18±114±1230±20 55
55 90±1.5
五枚二飛
緞紋
注：制品代號中各要素的意義，S—高強玻璃纖維；W—布；220—布的厚度，以公稱厚度 （mm）乘 1000
之值表示；A—緞紋布；90—布的寬度 （cm）。
表 3-33 高強玻璃纖維與中堿、無堿玻璃纖維的力學性能對比
玻璃纖維品種
高強 1＃纖維
高強 2＃纖維
中堿纖維
無堿纖維
單纖維拉伸強度／GPa
2.6～3.0
3.0～3.5
1.6～2.0
1.8～2.2
與無堿纖維相比提高（％）
37～44
58～66
強力環拉伸強度① ／GPa
1.85
1.31
與無堿纖維相比提高（％）
41.2
玻璃鋼性能②
7∶1單向布壓制
斜紋布壓制
斜紋布壓制
拉伸強度／MPa
696
310
433
彎曲強度／MPa
692
339
307
剪切強度／MPa
124.7
96.7
96.4
沖擊強度／（kJ／m2）
405
381
400
① 表中的強力環是采用 618環氧樹脂，647酸酐或 70酸酐作固化劑，處理劑均采用 KH-550。
② 采用 634環氧樹脂壓制的玻璃鋼。
高強玻璃纖維目前主要用于火箭、常規兵器、飛機零部件、螺旋槳葉片以及高壓容
器等。
（二）高模量玻璃纖維 （M玻璃纖維）
高模量玻璃纖維，單絲強度為 3.0～3.8GPa，其彈性模量達 92～126GPa，與無堿纖
維相比其彈性模量提高 26％ ～30％，單絲強度提高約 30％，拉伸強度和無堿纖維相似。
國產高模量玻璃纖維紗和無捻紗及其玻璃布的技術指標見表 3-34和表 3-35。
國產高模量玻璃纖維的牌號有 X-9-30及 37-7兩種。其玻璃鋼的拉伸強度比無堿纖
維可提高 15％ ～25％，彈性模量可提高 20％ ～40％，比高強纖維的彈性模量也提高
15％ ～25％。高模量玻璃纖維的力學性能見表 3-36。
表 3-34 高模量玻璃纖維紗及無捻紗的技術指標
品種
代 號
單纖維直徑
／μm
股數
公制支數
（公制號數）
支數不勻率（％）
≤
捻度
／（捻／m）
捻向
高
模
量
紗
8-80／2
8-80／4
8-80／6
8-80／8
8
8
8
8
2
4
6
8
40±4（25.0±2.5）
20±2（50.0±5.0）
13.3±1.3（75±7.5）
10±1（100±10）
7
7
7
7
55±8
S
S
S
S
高
模
量
無
捻
紗
8-80／8
8-80／10
8-80／20
8-80／30
8-80／40
原紗 8-80支
8
8
8
8
8
8
8
10
20
30
40
1
10.0±1.0（100±10）
8.0±0.8（125±12）
4.0±0.4（250±25）
2.7±0.3（375±38）
2.0±0.2（500±50）
80±8（125±13）
7
7
7
7
7
7
注：本表所列為高模量 2＃玻璃纖維紗，浸潤劑配方為 FE-5（即偶聯劑 KH-550）。
表 3-35 高模量玻璃纖維布的技術指標
牌 號
厚紗支數／股數
纖維排列密度
／（根／cm）
經紗
緯紗
經紗
緯紗
厚度
／mm
密度
／cm
組織
單纖維直徑
／μm
高模量布-100
80／2
80／2
20
20
0.100±0.010
90±1.5
平紋
8
高模量布-100
80／2
80／2
20
20
0.100±0.010
90±1.5 2／2斜紋
8
高模量布-150
80／4
80／4
16
12
0.150±0.015
90±1.5 2／2斜紋
8
高模量布-150
80／4
80／4
16
12
0.150±0.015
90±1.5
平紋
8
高模量布-160
80／4
80／4
16
16
0.160±0.015
90±1.5
斜紋
8
高模量布-200
80／6
80／6
16
12
0.200±0.020
90±1.5
平紋
8
高模量布-200
80／6
80／6
16
12
0.200±0.020
90±1.5 2／2斜紋
8
高模量布-200
80／6
80／6
16
12
0.200±0.020
90±1.5 3／8緞紋
8
高模量布-200
80／8
80／2
20
10
0.200±0.020
90±1.5
斜紋
8
高模量布-200
80／8
80／2
20
10
0.200±0.020
90±1.5
破斜紋
8
高模量布-210
80／6
80／6
18
14
0.210±0.020
90±1.5 2／2斜紋
8
高模量布-260
80／8
80／2
28
10
0.260±0.025
90±1.5 3／8緞紋
8
注：本表所列為高模量 2＃玻璃纖維，浸潤劑為 FE-5（即偶聯劑為 KH-550）。
表 3-36 高模量玻璃纖維的力學性能
纖 維 品 種
高模量 37-7纖維
高模量 X-9-30纖維
單紗彈性模量／GPa
93～97
93～97
強力環①
拉伸強度／GPa
純纖維
2.44
2.6
玻璃鋼
1.54
1.61
拉伸模量／GPa
純纖維
115.2
121.8
玻璃鋼
73.6
76.4
① 強力環采用 618環氧樹脂，以 70酸酐做固化劑，偶聯劑為 KH-550。
高模量玻璃纖維可應用在要求高模量、高強度的玻璃鋼制品中，如飛機的零部件
（如副油箱）、火箭發動機殼體、衛星的太陽殼和太陽屏、汽車中的結構件、體育器材
中的撐竿、跳水板、電器中的帶電作業操作桿等。
（三）耐高溫玻璃纖維
石英纖維、高硅氧玻璃纖維、鋁硅酸鹽玻璃纖維都屬耐高溫玻璃纖維 （詳見本節
中的氧化鋁纖維和陶瓷纖維）。
1.空心玻璃纖維
空心玻璃纖維采用鋁硼硅酸鹽玻璃原料，用特制拉絲爐拉制而成?？招牟ＡЮw維質
量輕，電絕緣性能好，熱導率低，但較脆。其纖維直徑 10～17μm?？招牟ＡЮw維的性
能見表 3-37。
表 3-37 空心玻璃纖維的性能
性 能
指 標
性 能
指 標
平均外徑／μm
10.2
單根空心纖維拉伸強度／GPa
2.5～2.8
外徑離散系數（％）
10.0
空心纖維的體積質量／（g／cm3）
1.7
纖維毛細系數平均值
0.57
玻璃成分
E玻璃
纖維偏心度系數平均值
0.24
2.玻璃棒
當玻璃棒的直徑為 35～300μm時稱為彈性玻璃棒，直徑達 100～500μm時稱為粗玻
璃棒。玻璃棒不能單獨使用，一般與玻璃纖維和玻璃布配合使用，主要用在玻璃鋼船體
制造方面。它不僅能增加產品的剛度，而且從成型工藝方面考慮也是很合理的。
3.玻璃粉和磨細纖維
玻璃粉和磨細纖維是用玻璃、玻璃纖維原絲或廢絲粉碎成的微粒狀制品，它主要用
作增強塑料的填充材料和表面涂漆的增強材料。其種類和用途見表 3-38。
表 3-38 玻璃粉及磨細纖維的種類、用途
制品名稱
制品
牌號
制 品 規 格
玻璃種類
粒度（篩號）
含水量（％）
特 征
用 途
磨細玻璃纖維
EMF
EMFP
無堿
無堿 ＋有堿
22以下
22以下
0.3以下
0.3以下
一般用
玻璃粉
EVS
無堿
22以下
0.3以下
特殊處理
填充材料、表面涂層、
增強、制造浴盆等
這種材料的成本低，容易成型，能節省工時。在表面涂層施工中可用噴槍將玻璃粉
和樹脂混合噴涂成型。
四、碳纖維與石墨纖維
（一）聚丙烯腈基碳纖維和石墨纖維
1.結構形態
聚丙烯腈基石墨纖維的橫截面是圓形的，纖維直徑為 25～100nm，每一根纖維由許
多約 5nm的石墨微晶所組成，微晶的基面沿著纖維中心軸作很有規則的排列。
2.性能
碳纖維是纖維狀的碳素材料，所以具有碳素材料的特性，如密度小、導熱、導電、
自潤滑性等。此外碳纖維是纖維材料中比模量最高的纖維，拉伸強度與玻璃纖維相近，
彈性模量是玻璃纖維的 4～5倍。碳纖維與其他纖維的力學性能見表 3-39。
表 3-39 碳纖維與其他纖維的力學性能
纖 維 種 類
直徑
／μm
密度
／（g／cm3）
拉伸強度
／GPa
拉伸彈性模量
／GPa
比強度
／（×106cm）
比模量
／（×108cm）
中強碳纖維
7.8～8.1
1.80
2.0
200～230
11.1
1.11～1.27
高強碳纖維
7.4～7.8
1.81
2.7
230～250
14.9
1.27～1.38
高模碳纖維
7.2～7.5
1.87
2.3
340～360
12.3
1.82～1.93
低性能碳纖維
8.4
1.70
0.8
40
4.7
0.235
E-玻璃纖維
3.8～12.7
2.54
3.4
71
13.4
0.280
S-玻璃纖維
9.6
2.49
4.5
84
18.1
0.337
D-玻璃纖維
2.16
2.4
51
11.1
0.236
304—不銹鋼纖維
12～25
8.03
2.0
180
2.49
0.224
硼—鎢芯纖維
107
2.66
2.4
400
9.02
1.50
碳化硅纖維
10～15
2.70
3.0
160～180
11.1
0.593～0.667
3.應用
碳纖維主要用作增強塑料的結構材料，如用于戰略武器頭部材料、軍用飛機的尾翼
和旋轉葉片等，在汽車工業中用于制造彈簧、傳動軸、制動摩擦片、車門嵌條等。
碳纖維其他用途是用作宇航方面的燒蝕材料，還可用作電氣、絕熱、耐磨材料等。
碳纖維可代替損壞了的人體韌帶，而且能促使新的韌帶形成和成長。
（二）人造絲基碳纖維和石墨纖維
1.結構形態
碳纖維含碳量為 90％ （質量分數） 以上，石墨纖維含碳量接近 100％ （質量分
數）。人造絲基石墨纖維的橫截面形狀是無規則或鋸齒狀的。
2.性能
人造絲基碳纖維密度小，導熱性差，堿金屬含量低 ［質量分數一般僅為（28～60）×
10－6
］，這些都有利于其作為燒蝕材料。
人造絲基碳纖維的性能是：密度 1.3～1.9g／cm3
，拉伸強度 0.69～3.10GPa，拉伸
彈性模量 690～760GPa。它的電導率與彈性模量有非常直接的關系，即隨著彈性模量的
提高，電導率幾乎是線性增加的。當彈性模量為 70GPa時，電導率為 400S／cm；彈性模
量為 760GPa時，電導率約為 1900S／cm。其他性能與聚丙烯腈基纖維相似。
3.應用
碳纖維主要用作增強塑料的結構材料，還可用作燒蝕材料，部分用于電氣、耐磨和
隔熱等方面。
（三）瀝青基碳纖維和石墨纖維
1.結構形態
瀝青基碳纖維含碳量較高，即使熱處理溫度為 1000°C，其含碳量也在 99％ （質量
分數）以上。它有徑向結構、洋蔥皮結構和無規結構。一般在纖維中是混合結構，其
中主要是徑向和無規結構，洋蔥皮結構較為稀少。
2.性能
瀝青基碳纖維的拉伸強度與彈性模量受熱處理溫度影響較大。如熱處理溫度為
1700°C時，拉伸強度是 1.38GPa，彈性模量是 210GPa；熱處理溫度為 3000°C時，拉伸
強度為 2.20GPa，彈性模量為 700GPa。
3.應用
主要用于耐熱、隔熱、燒蝕、耐磨和電氣方面，如揚聲器喇叭紙盆。日本開發碳纖
維增強混凝土，即在水泥砂漿中混入質量分數為 1％ ～5％的低強度瀝青纖維，可使混
凝土的拉伸強度和彎曲強度提高 5～10倍，彎曲韌性提高 20～30倍，延展能力提高 50
～60倍，同時不會產生像混凝土那樣的龜裂缺點。
五、芳綸纖維
分子結構主鏈上的重復鏈節只含芳香環和酰胺鍵的合成纖維稱芳香族聚酰胺纖維，
也就是說，纖維中至少有 85％的酰胺鍵直接連于芳香環上的纖維稱為芳香族聚酰胺纖
維，亦有的稱作芳族聚酰胺纖維、芳酰胺纖維和芳綸等。
芳香族聚酰胺纖維是由美國杜邦公司在 1972年開發的。在芳香族聚酰胺纖維中首
先開發的是凱芙拉纖維，因它在拉伸強度、彈性模量和耐熱性方面優于通常的有機纖
維，所以凱芙拉纖維的研究和應用較快。
芳香族聚酰胺纖維是用芳族二胺類和芳族二酰鹵化合物在低溫下進行溶液縮聚，聚
合物在強酸溶液中紡絲，通過 0.5～1.9cm的空氣層進入冷水中，然后水洗、干燥所得。
其特性是高拉伸強度、高模量、較低的伸長率、耐燃燒、耐高溫，以及耐有機溶劑、燃
燒、潤滑劑等，缺點是壓縮強度低。
芳香族聚酰胺纖維已工業應用的有凱芙拉、諾曼克斯 （Nomex）、比 （B）纖維等。
目前，處于開發研究的有，芳酰肼纖維 （H202）、雜環聚酰胺纖維 （ВНИИВЛОН）、聚
芳雜環類纖維 （CBM）。國內已研制并得到應用的是芳綸 1414（相當于凱芙拉 49）和
芳綸 14（相當于 B纖維）。
（一）凱芙拉纖維
1.結構式
?
?
C
O
C
O
?
?
NH
NH
n
2.結構形態
纖維橫斷面為圓形。
3.性能
凱芙拉纖維最大特點是具有高強度和高模量，其比強度相當于鋼絲的 3～4倍，比
模量為鋼絲和玻璃纖維的 2～3倍。它的相對密度僅是鋼絲的 1／5左右。凱芙拉纖維耐
高溫性能優良，在其分解溫度下仍不熔融，連續使用溫度 －196～204°C。此外，在
－45°C的低溫下仍能保持其與室溫相同的強韌性，尺寸穩定性良好。對氧穩定，但耐紫
外光較差。它還具有自熄性。
4.應用
凱芙拉纖維的用途見表 3-40。
表 3-40 凱芙拉纖維的用途
凱 芙 拉
凱芙拉-29
凱芙拉-49
主要用作簾子線、子午線帶材，也
用作輪胎以外的橡膠制品的增強材
料，有以下幾個方面：
1）氨氣用軟管。它的抗破裂強度
高、體膨脹系數小、耐藥品性優良、安
全性好
2）高壓軟管。與鋼絲增強的耐壓
管相比，它具有柔軟、非電導性，較安
全
3）高性能 V帶。適于高溫下使
用，壽命長
4）汽車用軟管及帶材?？纱蟠蟾?
善汽車排氣控制系統的耐熱性
主要用作特種繩索及工業用布。由
于它具有高強力和低密度，可代替鋼
絲。凱芙拉-29在空氣中的“自由長
度”（指纜繩在一定長度時因其自重
而斷裂時的長度）比鋼絲長 7倍，而
在海水中長 26倍，即凱芙拉-29的纜
繩可應用在鋼絲達不到的深海作業
凱芙拉-29耐蝕性好，在海水中經
一年后，強度也不下降，因此可用于潛
水裝置及海底電纜，還可用于直升飛
機的吊繩，電線支撐線、拋錨繩等。此
外，可取代石棉制成墊圈，其性能優于
石棉墊圈
主要用作增強劑，也可用于
輪胎及橡膠制品（傳送帶、軟管
等）的簾子線及子午線，又用作
光導纖維的補強材料。凱 芙
拉-49還可作為涂層織物，以它
作為建筑物或運動場看臺的頂
棚，比同強度的玻璃纖維織物
質量減輕 20％，比同強度聚酯
織物減輕質量 40％ ～44％，如
蒙特利爾奧林匹克運動場用凱
芙拉-49增強塑料作看臺頂棚
（5600m2覆蓋層）。它很輕，能
耐強風和雪載荷
（二）諾曼克斯纖維 （Nomex纖維）
1.結構式
?
?
C
O
C
O
?
?
NH
NH
n
2.結構形態
纖維的橫斷面為犬骨狀。
3.性能
與凱芙拉纖維比較，諾曼克斯纖維具有耐熱性高，阻燃性好，發煙性低等特點，并
可在 260°C高溫下使用。在 400°C分解成碳化物。它能耐有機溶劑和酸類試劑，電氣絕
緣性好和耐輻射。諾曼克斯纖維的尺寸穩定性為：260°C干燥空氣暴露 2～3s，約收縮
1％；再暴露 10s以內，收縮 0.7％；再長時間暴露，纖維長度不變化。諾曼克斯的吸濕
性高，為 4％ ～5％。
4.應用
諾曼克斯 （Nomex）纖維特點是耐熱壽命高，耐磨、耐曲折、耐各種化學試劑，所
以可作易燃、易爆、高溫、化工等環境的工作服、消防服、防護手套等，又可作工業中
各種襯墊材料、濾材、高溫輸送帶、電氣絕緣材料等。
在隔熱材料方面，可制成蜂窩狀作夾心結構，外面覆蓋其他復合材料的蒙皮。
（三）HM-50芳酰胺纖維
1.結構式
[
]
HN
O
NHOC
CO
m
[
—
]
HN
NHOC
CO
n
2.結構形態
纖維斷面為圓形。
3.性能
HM-50纖維的性能見表 3-41。
HM-50纖維的密度小，約是鋼的 1／5，玻璃纖維的 1／2，碳纖維的 2／3，接近于一般
塑料的密度。其拉伸強度接近于碳纖維，而且比強度高，它的比強度約是鋼絲的 7倍，
玻璃纖維的 2倍。
表 3-41 HM-50芳酰胺纖維性能
性 能
數值
性 能
強度保持率（％）
密度／（g／cm3）
拉伸強度／GPa
拉伸彈性模量／GPa
伸長率（％）
最大氧指數
熱分解溫度／°C
1.39
3.1
75
4.2
25
＞500
耐熱性（200°C，1000h）
耐濕熱性（140°C，100h）
耐堿性（10％NaOH，95°C，100h）
耐酸性（40％H2SO4，95°C，100h）
75
95
84
89
4.應用
HM-50相似于凱芙拉，可用作輪胎中的簾子線和傳送帶、V帶、高壓軟管、耐熱軟
管。比玻璃纖維增強或鋼絲增強的纖維質輕，耐久，耐沖擊。用于汽車的變速帶，可節
約燃料。由于彎曲疲勞及耐磨性好，可制繩索及纜繩。
利用 HM-50纖維的卓越性能，可在直升飛機和裝甲車輛中代替重金屬；利用其耐
切割性可制作安全手套、作業服和安全靴等；利用其耐燃性可制作防火消防服。
HM-50纖維可代替石棉用作增強材料、耐熱濾材或增強水泥等。
（四）HM-50纖維
1.性能
HM-50纖維增強乙烯酯樹脂擠拉成型的棒材，具有密度小、比玻璃鋼的拉伸強度高
等特性，見表 3-42。HM-50纖維增強熱塑性樹脂時，通常用短纖維，纖維含量為 20％，
見表 3-42。HM-50纖維的耐沖擊性高，這是因為在混煉時，能保持原長 3mm，并可均
勻地分散在樹脂基體中之故。而碳纖維及玻璃纖維則斷裂成 0.2～0.3mm的纖維，使沖
擊強度降低。
表 3-42 HM-50纖維和其他纖維增強乙烯酯樹脂棒材的性能
纖維
直徑／mm
相對密度
拉伸強度／GPa
拉伸彈性模量／GPa
玻璃纖維
5.60
2.03
1.14
36
HM-50
5.51
1.28
1.52
41
碳纖維
5.61
1.52
1.83
92.6
2.應用
用于飛機的內部材料、艙門等，可減重 30％，也可用于防彈板及壓力容器。此外，
在運動器材方面可作游艇的船體、高爾夫球棒、鉤魚竿等。
（五）比纖維 （B纖維）
1.結構式
?
?
NH
C
?
?
O
n
2.性能
B纖維質量輕、強度高 （其拉伸彈性模量是玻璃纖維的 2.5倍）、熔點高 （約
500°C）、耐高溫性能優良，主要缺點是沖擊性能差。隨工藝方法不同，纖維的性能也
不同，見表 3-43。
表 3-43 B纖維的性能
性 能
紡絲工藝
密度
／（g／cm3）
線密度
／（×10－6kg／m）
拉伸強度
／GPa
拉伸彈性模量
／GPa
伸長率
（％）
（美國）
杜邦法
六甲基磷酰胺為溶劑的
縮聚—干法紡絲（兩步法）
1.45
0.19
0.98
76.6
1.2
四 甲 基 脲 為 溶 劑 的 縮
聚—濕紡法（一步法）
1.45
0.32
1.137
1.4
四 甲 基 脲 為 溶 劑 的 縮
聚—干紡法（一步法）
1.45
0.31
1.367
89
1.7
高特性粘度聚合物—濕
紡法
1.45
1.815
102.5
2.4
（前蘇聯）
ВНИИВ法
1.5粘度聚合物紡絲
1.45
1.6～1.8
75
3
3.5粘度聚合物紡絲
1.45
1.7～2.2
3
（中國）上海
合成樹脂所
芳綸 14
1.45
3.0
160
2
注：B纖維耐熱性高，可在 280°C左右長期使用。
3.應用
用芳綸 14／環氧酚醛可復合成防彈板，它與諾曼克斯纖維混織能制成高強度耐高溫
的防護服，也可制成張力構件如固定電纜、光纜的托架等，以及運動器材如網球拍、滑
雪板、釣魚竿等。
（六）X-500纖維
1.結構式
?
?
■
NH
C
O
NHNH■C
O
C
?
?
O
n
2.性能
X-500纖維共有三種型號，即 E型、T型和 G型。E型纖維拉伸強度和拉伸彈性模
量低，但伸長率較高，T型纖維拉伸強度及拉伸彈性模量稍高，G型纖維則具有高拉伸
強度和高拉伸彈性模量，而伸長率低，見表 3-44。
表 3-44 X-500纖維的力學性能
纖 維 種 類
拉伸強度／GPa
拉伸彈性模量／GPa
伸長率（％）
X-500（E）
0.621～0.689
11.0～19.3
22～40
X-500（T）
1.034～1.172
31.7～37.9
15～20
X-500（G）
1.931～2.137
82.7～103
3～4
G型纖維的相對密度為 1.47，線密度為 0.44～0.88×10－6
kg／m。其拉伸強度是鋼
絲的 4倍，拉伸彈性模量是玻璃纖維的 2倍多。它的熱分解溫度為 525°C，在 400°C下
加熱 5min，纖維收縮率 ＜0.2％，在 50°C水中浸泡 6個月后，纖維強度保持率為 92％。
X-500纖維具有較高的耐磨性，并與樹脂母體結合力良好，對高頻電磁場的透過性
好。
3.應用
X-500E型纖維由于伸長率大，故可用于某些抗沖擊裝置中，如安全帶及彈道保護
裝置等。
X-500T型纖維可用作普通強力的簾子線。
X-500G型纖維可用作塑料的增強材料及高級輪胎簾子線。
六、超拉伸聚乙烯纖維
超拉伸聚乙烯 （PE）纖維是采用超倍拉伸技術制備而成的，故而取名超拉伸纖維。
又因為制備這種纖維的原料多選用超高相對分子質量聚乙烯 （UHMNPE），又稱為 UH
MWPE纖維，或高性能纖維等。
超拉伸聚乙烯纖維 （高模量聚乙烯纖維）的國際市場幾乎由美國、日本、荷蘭三
國所占領。美國的 AilledSignal公司、荷蘭 DSM和日本三井公司等都已大規模生產，并
取得了豐厚的利潤。
UHMWPE纖維具有超高強度和超高模量，而且其密度是高性能纖維中最低的，使
其具有極高的比強度和比模量，因而，具有優異的力學性能。
（一）主要品種與性能
1.新型 Dyneema纖維
新型 Dyneema纖維的性能見表 3-45。
表 3-45 新型 Dyneema纖維的性能
性 能
SK60
SK65
SK75
SK76
SK77
密度／（g／cm3）
0.97
0.97
0.97
0.97
0.97
纖維強度／（N／tex）
2.8
3.1
3.5
3.7
4.0
拉伸強度／GPa
2.7
3.0
3.4
3.5
4.0
彈性模量／GPa
89
95
107
116
—
斷裂伸長率（％）
3.5
3.6
3.8
3.8
3.7
2.“孚泰”牌高拉伸聚乙烯纖維
北京同益中特種纖維技術開發有限公司批量生產的 “孚泰”牌超高相對分子質量
聚乙烯纖維，運用特殊的紡絲方法生產，具有超高強度、超高模量、耐磨損、耐腐蝕、
抗老化、抗沖擊和耐低溫等特性，其主要性能指標見表 3-46。
表 3-46 “孚泰”牌 UHMWPE纖維品種規格及主要性能指標
序 號
品 種
規 格
比拉伸強度
／（cN／dtex）
比拉伸模量
／（cN／dtex）
斷裂伸長率
（％）
1
FT-032
500～1000D／60F
20
700
≤5
2
FT-033
500～1000D／120F
20
700
≤5
3
FT-042
500～1000D／60F
22
800
≤4
4
FT-043
500～1000D／120F
22
800
≤4
5
FT-052
500～1000D／60F
25
900
≤4
6
FT-053
500～1000D／120F
25
900
≤4
7
FT-132
500～1000D／60F
22
900
≤4
8
FT-133
500～1000D／120F
22
900
≤4
9
FT-142
500～1000D／60F
25
1000
≤3
10
FT-143
500～1000D／120F
25
1000
≤3
11
FT-152
500～1000D／60F
28
1100
≤3
12
FT-153
500～1000D／120F
28
1100
≤3
3.“中太”牌高拉伸 PE纖維
“中太”牌高拉伸聚乙烯纖維強度是優質鋼的幾倍，模量僅次于特種碳纖維，密度
低、斷裂伸長率極高、能量吸收能力極強，且具有優越的抗沖擊性能和抗切割韌性，見
表 3-47。
表 3-47 “中太”牌高拉伸 PE纖維基本特性與其他纖維的對比
品 種
密度／（g／cm3）
拉伸強度／（N／tex） 拉伸彈性模量／（N／tex） 伸長率（％）
中太超高強 PE-Ⅰ
0.97
1.80
53
≤5
中太超高強 PE-Ⅱ
0.97
2.20
53
≤5
中太超高強 PE-Ⅲ
0.97
2.60
70
≤3.6
中太超高強 PE-Ⅳ
0.97
2.80
90
≤3.4
芳族聚酰胺纖維（常規）
1.44
2.05
41
3.6
芳族聚酰胺纖維（復合）
1.45
2.05
83
1.9
（二）應用
超拉伸聚乙烯纖維的應用主要有四個領域，即繩、纜、索、網、線等領域，織物領
域，無紡織物領域和增強塑料領域等，見表 3-48。
表 3-48 超拉伸聚乙烯纖維的應用領域
制品種類
織 物
針 織 物
無 紡 織 物
繩 索
增 強 塑 料
防護制品
防護手套、防切割
電機罩
海上用品 船帆
離港纜、系泊纜、拖網 船體
運輸工具 吊帶、氣球
升降纜、拖纜
輕量盔甲、艦船
防彈制品 掩體、防護制品
防彈背心（UD66）
頭盔、插板件、裝甲盔甲
防爆背心（插板件）
體育用品 船帆
擊劍服、滑冰服
快艇繩、釣魚線
滑雪橇、曲棍球棍、釣魚竿
七、無機纖維
（一）硼纖維
1.結構形態
硼纖維是微晶結構，隨沉積條件不同，其晶形不同。在 1300°C以上化學氣相沉積
生成的結晶狀態是 β-菱形結晶；溫度低于 1300°C時為 α-菱形結晶，在一定條件下也發
現有四方結晶，所有的多晶體結晶都以 12個原子硼形成的二十面體作為結構單元，而
不是單原子直接構成。
硼纖維的表面呈瘤或 “玉米穗”狀結構，玉米穗顆粒是硼沿著鎢芯絲表面的溝槽
沉積，隨著逐漸生長直到頂部。
2.性能
硼纖維的芯絲不同、纖維直徑不同，其密度和力學性能也是不同的。
（1）力學性能
B-W纖維和 B-C纖維的直徑和密度關系見表 3-49。
表 3-49 硼纖維的直徑和密度的關系
纖維
直徑／μm
纖維密度／（g／cm3）
支數／（×106cm／kg）
硼-鎢（B-W）
100
140
200
2.59
2.46
2.40
4.76
2.55
1.29
硼-碳（B-C）
100
107
140
2.22
2.23
2.27
5.55
5.01
2.70
硼纖維的力學性能見表 3-50。
表 3-50 硼纖維的力學性能
性 能
B-W纖維
B-C① 纖維
B4C-硼纖維②
SiC-硼纖維
直徑／μm
100
140
100
140
102～203
密度／（g／cm3）
2.59
2.46
2.27
2.71
拉伸強度／GPa
3.445
3.583
3.450
＞6.890
3.100
拉伸彈性模量／GPa
400
400
358
400
① B-C纖維的模量低于 B-W纖維的 10％，是由于碳纖維拉伸彈性模量低，且占纖維體積的 10％。
② 硼纖維為 B-W結構。
國內硼纖維的力學性能見表 3-51。
表 3-51 國產硼纖維的力學性能
性 能
B4C涂層的 B-W纖維
直徑／μm
100
140
密度／（g／cm3）
2.51
2.44
拉伸強度／GPa
3.1～3.5
拉伸彈性模量／GPa
340～400
注：本表為航空工業部 621所數據。
（2）熱性能
硼纖維在 40°C以下，性能下降緩慢。其熱性能及不同溫度下的性能變化見表 3-52。
表 3-52 硼纖維的熱性能
熱環境條件
數值及熱變化情況
比熱容／［kJ／（kg·K）］
1.3
熱導率／［W／（m·K）］
38
線脹系數／（×10－6K－1）
5.0
在空氣中低于 200°C，1000h
降至室溫，強度基本沒有變化
在氬氣中 315°C，1000h
降至室溫，強度損失將近 30％
在空氣中 315°C，1000h
降至室溫，強度損失將近 70％
在空氣中 500°C，1h
降至室溫，強度不變
在氬氣中 900°C，1h
降至室溫，強度不變
（3）動態疲勞性能
用拉伸-零載的拉伸循環，每分鐘 150次的頻率，所用的載荷約相當于平均拉伸強
度的一半，可以超過 100萬次。
（4）化學性能
在室溫下，硼是比較惰性的材料，在高溫下硼容易和大多數金屬起反應，如鐵、
鈷、鎳、鋁、鎂等。
硼纖維的表面具有活性，對極性化合物有親和力，并且對含氮化合物的親和力大于
類似的含氧化合物。
3.用途
主要用作復合材料中的增強材料。
（二）碳化硅纖維
1.結構形態
碳化硅纖維是 β形式的多晶結構，其表面結構非常光滑，尼卡龍纖維斷面形狀為
圓形。
2.性能
SiC纖維的彈性模量比鋼 （207GPa）和鋁 （69GPa）高。用氣相沉積法制得的 SiC
纖維，直徑不同，所得密度也不同，見表 3-53，不同芯絲材料的力學性能見表 3-54，直
接紡絲法制得尼卡龍 （SiC）纖維的性能見表 3-55。
表 3-53 SiC纖維密度與直徑的關系
纖 維
直徑／μm
密度／（g／cm3）
支數／（×106cm／kg）
SiC-C纖維
100
140
200
2.98
3.08
3.13
4.14
2.05
9.86
表 3-54 SiC纖維不同芯絲材料的力學性能
性 能
SiC-C
SiC-W
纖維直徑（芯絲直徑）／μm
140（33）
100（12.5）
拉伸強度／GPa
3.445
＞2.1
拉伸彈性模量／GPa
427
＞420
密度／（g／cm3）
3.08
3.5
制備方法
氣相沉積法
表 3-55 直接紡絲法尼卡龍纖維的性能
性 能
尼卡龍（國防科大）
尼卡龍（日本）
直徑／μm
13～15
10～15
拉伸強度／GPa
2.00～2.45
2.50～3.00
拉伸彈性模量／GPa
176～196
180～200
伸長率（％）
1.5～2.0
密度／（g／cm3）
2.55
2.55
最高使用溫度／°C
1250
線脹系數（徑向）／K－1
3.1×10－6
體積電阻率／（Ω·cm）
（1～50）×103
尼卡龍有三種不同結構，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其性能見表 3-56。
表 3-56 尼卡龍三種結構的性能
性 能
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
直徑／μm
10
7
10
拉伸強度／GPa
3.0
3.5
2.0
拉伸彈性模量／GPa
200
200
150
注：本表數據來自國防科技大學。
碳化硅纖維的耐熱性高，可在氧化性氣氛的環境中使用；耐化學藥品性卓越，和金
屬反應性小，金屬對其有良好的潤濕性，兩者相容性好；在電性能方面，具有半導電
性，可以控制一定的導電性。
3.用途
碳化硅纖維可作為增強材料，能增強金屬、陶瓷、樹脂、玻璃等材料。
（三）碳化硅纖維增強復合材料
1.性能
SiC纖維的耐熱性好，制成的復合材料具有一定耐熱性。其層壓板力學性能見表 3-
57，尼卡龍纖維增強環氧復合材料性能見表 3-58，SiC纖維不同含量 （體積分數）的性
能見表 3-59。
表 3-57 SiC纖維制成的環氧層壓板的力學性能
性 能
層 壓 板
室 溫
177°C
纖維直徑／μm
140
140
樹脂含量（質量分數）（％）
26
26
密度／（g／cm3）
2.21
2.21
彎曲強度／GPa
0°
2.274
1.486
90°
0.126
0.0779
彎曲彈性模量／GPa
0°
211
176
90°
21.4
8.3
剪切強度／MPa
0°
119
62.7
90°
75.8
拉伸彈性模量／GPa
90°
21.4
拉伸應變（％）
90°
0.48
表 3-58 尼卡龍纖維增強環氧單向復合材料的性能
性 能
數 值
性 能
數 值
纖維含量（體積分數）（％）
60
密度／（g／cm3）
2.0
拉伸強度／GPa
1.5
拉伸彈性模量／GPa
130
彎曲強度／GPa
2
彎曲彈性模量／GPa
120
壓縮強度／GPa
1.8
層間剪切強度／MPa
120
簡支梁沖擊強度／（kJ／m2）
260
線脹系數／K－1
0°
2.6×10－6
90°
20×10－6
表 3-59 SiC纖維／環氧不同纖維含量的性能
性 能
纖維含量（體積分數）（％）
78
70
62
55
密度／（g／cm3）
2.99
2.59
拉伸強度／GPa
1.05
0.72
拉伸彈性模量／GPa
365
295
229
彎曲強度／MPa
190
200
183
彎曲彈性模量／GPa
261
249
235
SiC纖維增強聚酰亞胺單向復合材料的性能見表 3-60。
表 3-60 SiC纖維增強聚酰亞胺單向復合材料的性能
性 能
數 值
性 能
數 值
纖維含量（體積分數）（％）
40
彎曲彈性模量／GPa
111
拉伸強度／MPa
425
壓縮強度／MPa
297
彎曲強度／MPa
648
2.用途
1）SiC復合材料用作耐熱材料，如各種火箭發動機燃燒室殼體、噴管的嘴、芯等。
2）與碳纖維混合使用，補償碳纖維的不足，可用于飛機的門、發動機部件、扇葉
和艦艇的齒輪箱等。
3）碳化硅纖維增強陶瓷復合材料，可制造導彈頭部、火箭噴管等的耐熱部件。
（四）氧化鋁纖維和陶瓷纖維
1.結構
氧化鋁纖維的組成是 100％ （質量分數）α-Al
2O3。氧化鋁及陶瓷纖維的橫截面都
是圓形的、透明的。
2.性能
氧化鋁纖維主要特點是耐熱性好、電絕緣性好、表面活性好，可以與樹脂或金屬進
行復合等。用不同方法制得的氧化鋁纖維，其性能見表 3-61。
表 3-61 各種方法制得的氧化鋁纖維的性能比較
制 法
密度
／（g／cm3）
纖維直徑
／μm
拉伸強度
／MPa
拉伸彈性模量
／GPa
熔點／°C
最高使用溫度
／°C
TYCO法
3.99
250
2400
460
2040
2000①
杜邦法
3.95
15～25
1379～2068
380
2045
1100②
3M法
2.50
11
1720
150
2040
1300
卜內門法
3.40
3
1034
100
2040
1600③
住友化學法
3.20
9
2600
250
2040
1300
① 1200°C時，只有室溫強度的 1／3。
② 在 1000°C空氣中，強度保持率 92％。
③ 是隔熱材料使用的最高溫度。
3M陶瓷纖維是柔軟、圓形、透明的金屬氧化物纖維。它能耐化學試劑并具有卓越
的壓縮強度，三種陶瓷纖維的性能見表 3-62。
卜內門公司的賽非爾陶瓷纖維是均勻、無雜質、柔軟、有彈性的纖維，具有高折射
率及化學惰性。它是微晶的、具有絲狀手感的材料，共有兩種級別，即標準級 （S）和
高溫級 （HT），其性能見表 3-63。
表 3-62 3M 陶瓷纖維的性能
項 目
AB-312
AC-02
ZS-11
組分
氧化鋁-氧化 硼-氧
化硅
氧化鋁-氧化 鉻-氧
化硅
氧化鋯-氧化硅
纖維形式
連續紗、粗紗、短切纖
維、松散纖維、織物、編
織品預浸漬材料
連續紗、粗紗、松散
纖維、編織品
連續紗、粗紗、短切纖
維、松散纖維、織物
外觀
光滑、圓形、透明
光滑、圓形、透明
光滑、圓形
平均線密度／（×10－6kg／m）（390
根單絲）
95.6
88.3
228.9
顏色
白色
淺綠
白色
密度／（g／cm3）
2.50
2.80
3.70
平均直徑／μm
11
10
14
拉伸強度／GPa
1.72
1.38
1.03
拉伸彈性模量／GPa
152
159
96.5
伸長率（％）
1.2
1.2
1.1
比拉伸強度／（×106cm）
6.85
比拉伸彈性模量／（×106cm）
6.15
長期使用溫度／°C
1300
1400
1000
短期使用溫度／°C
1600
1600
熱導率／［W／（m·K）］
500°C
800°C
0.36
0.89
0.375
0.84
1500°C16h后拉伸強度／MPa
550
1500°C16h后失重（％）
0.6
用途
熱絕緣、增強塑料、
熱屏蔽、連續高溫傳
送帶
導線和電纜絕緣、
熱絕緣、增強塑料
熱絕緣、增強陶瓷和水
泥、高溫濾布、燒蝕材料
表 3-63 賽非爾陶瓷纖維的性能
性 能
賽非爾氧化
鋯纖維
賽非爾氧化
鋁纖維
性 能
賽非爾氧化
鋯纖維
賽非爾氧化
鋁纖維
纖維密度／（g／cm3）
5.6
2.8
熔點／°C
＞2500
2000
最高使用溫度／°C
HT級
S級
1600
1400
1400
1000
比熱容／［J／（kg·K）］
586.2
1046.7
拉伸彈性模量／GPa
100
莫氏硬度
6
平均直徑／μm
3
3.用途
氧化鋁纖維的電波穿透性優越，可作成與雷達等電波有關的結構件；由于該纖維高
溫性能穩定，用于制作熱絕緣護罩、連續高溫運輸帶、高溫過濾器等；也可作為樹脂、
金屬的增強材料。
（五）高硅氧纖維和石英纖維
1.結構組成
高硅氧纖維是含 SiO2 （質量分數）95％以上的高純度玻璃纖維。石英纖維是天然
石英結晶，含 SiO2 （質量分數）99.95％。
2.性能
高硅氧纖維和石英纖維在本質上是很相似的，所以它們有很多性能也是相似的。
（1）物理力學性能 高硅氧纖維和石英纖維都具有高的比強度，石英纖維的拉伸
強度約是高硅氧纖維的 5倍。它們的性能見表 3-64。
表 3-64 高硅氧纖維和石英纖維的性能
性 能
高硅氧纖維
石英纖維
性 能
高硅氧纖維
石英纖維
纖維直徑／μm
紗和織物
氈
10
1.27～10
10
1.27～15
拉伸強度／MPa
室溫
200°C
179
896
683
相對密度
（莫氏）硬度
拉伸彈性模量／GPa
1.74
2.2
5～6
68
高硅氧紗和石英紗是完全彈性的，它們的破壞伸長率約是 1％。關于高硅氧和石英
的紗類及織物類的性能見表 3-65和表 3-66。
表 3-65 高硅氧紗和石英砂的物理力學性能
性 能
高 硅 氧 紗
石 英 紗
型號
100＃
300-2／2＃
300-2／4＃
300-4／4＃
標稱直徑／mm
0.51
0.13
0.25
0.36
支數／（m／kg）
6150
15100
7560
3780
最小破壞強度／N
11.1
13.3
22.2
48.9
線形收縮率（％）
12
1
1
1
表 3-66 高硅氧織物和石英織物的物理力學性能
性 能
高硅氧織物
石 英 織 物
型號
82＃（輕型）
84＃（重型）
581＃（輕型）
570＃（重型）
織物質量／（kg／m2）
0.35
0.63
0.28
0.66
厚度／mm
0.33
0.66
0.28
0.69
線數／cm
徑向
緯向
20
16
22
21
15
9
斷裂力／N
經向
緯向
133
111
311
200
823
756
2135
1779
織紋
8H緞紋
8H緞紋
8H緞紋
8H緞紋
最大面積收縮率（％）
5
5
1
1
濕含量（％）
5
5
1
1
pH
4.0～7.0
4.0～7.0
6.0～8.0
6.0～8.0
二氧化硅含量（％）
98.0～99.2
98.0～99.2
99.9＋
99.9＋
（2）熱性能 高硅氧纖維和石英纖維的熱性能基本相似，其主要區別是：石英纖
維的熔體粘度比高硅氧纖維高，其原因是石英中含有更多的二氧化硅。高硅氧和石英在
1650°C以下不會熔融或蒸發。溫度連續超過 982°C，這兩種形式的二氧化硅開始轉化成
方晶石的晶體形式，這種轉化使材料變硬，但不會引起物理形狀或絕緣性能的變化。
高硅氧的抗熱沖擊性能極好，其制品能加熱至 1090°C在水中急冷無任何明顯的變
化。
（3）化學性能
高硅氧纖維和石英纖維，除氫氟酸及熱磷酸外，它們不受液態或氣態鹵素或一般酸
類的影響。高硅氧制品不適用于熱堿或冷堿中，在某些應用中，可用于弱堿溶液。高硅
氧纖維不溶于有機溶劑中。
3.用途
可與樹脂復合制成復合材料，用于制品中耐溫的部位。
八、晶須
1.鈦酸鉀晶須
性質 白色針狀單晶纖維。相對密度 3.3，熔點 1300～1350°C，晶須直徑 0.2～
1.0μm，晶須長度 20～80μm，熱膨脹系數 6.8×10－6
°C－1
，莫氏硬度 4，拉伸強度
70MPa，彈性模量 280GPa。具有優良的力學性能、耐熱和隔熱性、電絕緣性、紅外波反
射性及耐摩擦性。
用法及其特點 本品用作工程塑料增強劑，可提高塑料的耐熱性、強度及尺寸穩定
性，也可替代石棉制作汽車制動、離合器等摩擦材料，還用作絕熱及導電材料。
2.氧化鋅晶須
性質 一種具有三維空間結構的立體四針狀單晶，呈白色纖維狀疏松粉末。相對密
度 5.7～5.8，表觀密度 0.01～0.5g／cm3
，針狀體晶須直徑 0.1～10μm，長度 10～
300μm，長徑比 （10～30）∶1，電阻率 7.14Ω·cm，拉伸強度 12GPa，彈性模量 35GPa，
熱膨脹系數 4×10－6
°C－1
。具有優良的力學性能、抗靜電性、紫外線吸收性、吸聲性、
電磁波防護功能及廣譜抗菌防藻性能等。
用法及其特點 本品用作增強材料。用于環氧樹脂粘合劑，與環氧樹脂的相容性及
分散性好，具有增強、增韌、抗老化及抗靜電等作用。本品與銀離子復合時，可制得具
有優異抗菌性能的無機抗菌劑，用于制備抗菌塑料及抗菌纖維。
3.硫酸鈣晶須
性質 晶須是在特殊條件下以單晶形式生長而成的纖維，原子排列結構高度有序，
具有亞微米和納米級的尺寸。硫酸鈣晶須是指半水硫酸鈣和無水硫酸鈣纖維狀單晶體。
相對密度 2.96，熔點 1450°C，晶須直徑 1～4μm，晶須長度 100～200μm，平均長徑比
80，耐熱溫度 1000°C。具有強度高、韌性好、耐高溫、耐腐蝕及電絕緣性好等特點。
易進行表面處理，與合成樹脂及橡膠的相容性好。
用法及其特點 本品用作塑料、橡膠等中等強度的增強劑，使用時須經硅烷表面處
理，用于聚丙烯增強可提高抗拉和彎曲強度、彈性模量及熱變形溫度。本品用于環氧樹
脂，可提高粘合劑的耐高溫及耐磨性能。本品也可替代石棉制作摩擦材料及建材。
4.硼酸鋁晶須
性質 一種極細的單結晶，常以三種形態的化合物存在，即 9Al
2O3·2B2O3、
2Al
2O3·B2O3、Al
2O3·B2O3。工業品晶須為 9Al
2O3·2B2O3，Al
2O3 含量 86.8％。外觀
為白色針狀，相對密度 2.93，熔點 1440°C，晶須直徑 0.5～1.0μm，晶須長度 10～
30μm，比表面積 2.0～2.5m2／g，拉伸強度 7840MPa，彈性模量 320GPa，莫氏硬度 7，
耐熱溫度 1200°C。具有優良的強度、彈性模量、耐熱性、耐化學藥品性、電絕緣性、
中子吸收性。無毒。
用法及其特點 本品用作增強及熱絕緣材料。用于工程塑料、環氧樹脂粘合劑、涂
料等制品，可提高強度及彈性模量；用于鎂、鋁合金復合化可提高強度及耐磨性。本品
也用于制造陶瓷及耐火材料等制品。
5.堿式硫酸鎂晶須
性質 白色粉狀物。相對密度約 2.3，松堆密度 0.2～0.3g／cm3
，晶須長度 0.5～
15μm，比表面積 ＜15m2／g。易溶解成液體，與有機溶劑的親和性好。使用溫度低于
250°C。分子結構中存在結晶水，故具有優良的阻燃性。表面平滑，與樹脂易復合。
用法及其特點 本品可替代石棉用作塑料的增強材料，與樹脂的相容性好?？蓡为?
使用或與滑石粉并用，用作聚丙烯樹脂的填充劑，也可用作粘合劑及涂料等的增黏材
料。
6.碳酸鈣晶須
性質 白色粉末，粒子呈針狀或纖維狀。碳酸鈣含量 ＞98％。相對密度 2.8～2.9，
晶須直徑 0.1～4.0μm，晶須長度 20～30μm，比表面積 7m2／g，吸油值 5mL／g，pH值 9
～9.5。幾乎不溶于水及醇，溶于稀酸溶液，放出二氧化碳。在空氣中穩定。高于820°C
分解生成氧化鈣和二氧化碳。
用法及其特點 本品用作聚合物增強材料。用于聚烯烴增強塑料，可提高抗沖擊強
度和抗彎強度，使制品表面有優異的平滑性，適用于制造汽車及家用電器的零部件，也
用作粘合劑的增強、增韌劑。
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