九、高性能纤维
1.碳纤维 碳纤维是指纤维的化学组成中碳元素占总质量90％以上的纤维。目前应用较广泛的是聚丙烯腈基碳纤维，它是以聚丙烯腈等纤维为原料，经预氧化和碳化处理所获得的功能性纤维，是复合材料中最重要的增强材料。碳纤维密度小（1.6～1.8g/cm3），是铝合金的1/2，还不到钢铁的1/4；细度细，线密度可达0.05tex；能耐温度骤变，热膨胀系数小，绝氧情况可耐2000℃高温，而其膨胀系数几乎为零；既耐2000℃的高温，又耐-180℃的低温；还具有高比模量、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电性好、传热系数高等优点。碳纤维丝呈黑色且有光泽，可加工成短纤维和长纤维，它既可编织成碳布，还可制成碳毡。碳纤维丝织制的碳布热稳定性好，高温不熔融，是理想阻燃防火服装材料；碳毡具有极好的导电性能，热容量小，导热系数低，导电系数高，保温绝热性能好，是理想的隔热保温材料。近年来开发的截面为中空C型的碳素纤维，较圆截面纤维强度高4.56倍，重量减轻20％。碳纤维主要是与其他纤维一并加工成复合材料，在其中起着“钢筋”的作用。现已广泛应用于防护服、机械、航空航天、渔竿及网球拍等。
2.芳纶 芳纶是芳香族聚酰胺纤维的统称，聚酰胺大分子长链中，由于芳香环或其衍生物取代了脂肪基，链的柔性减小，刚性增大，使纤维耐热性和初始模量显著增大。用于服装的芳纶代表产品有：聚间苯二甲酰间苯二胺纤维即芳纶1313；聚对苯二甲酰对苯二胺纤维即芳纶1414。
（1）芳纶1313。芳纶1313结晶结构为三斜晶体系。在其结晶结构中，氢键在晶体的两个平面上以格子状排列，为分子内相互作用力下最稳定的结构。芳纶1313最突出的特点就是耐高温性能好，属于难燃纤维，不会在空气中燃烧、也不助燃、不滴熔、不发烟，有自熄性，永久阻燃，因此有“防火纤维”的美称。尤其在突遇900～1500℃的高温时，布面会迅速碳化及增厚，形成特有的绝热屏障，保护穿着者逃生。若加入少量抗静电纤维或芳纶1414，可有效防止布料爆裂，避免雷弧、电弧、静电、烈焰等危害。芳纶1313介电常数很低，固有的介电强度使其在高温、低温、高湿条件下均能保持优良的电绝缘性，是很好的绝缘材料。可耐大多数高浓无机酸及其他化学品的腐蚀、抗水解和耐蒸汽腐蚀。芳纶1313耐α射线、β射线、X射线以及紫外光线辐射的性能十分优异。
用芳纶1313有色纤维可制作飞行服、防化作战服、消防战斗服及炉前工作服、电焊工作服、均压服、防辐射工作服、高压屏蔽服等各种特殊防护服装。除此之外，芳纶织物还用作宾馆纺织品、救生通道、家用防火装饰品、熨衣板覆面、厨房手套以及保护老人儿童的难燃睡衣等。
（2）芳纶1414。芳纶1414是一种液晶高分子材料，聚合物具有线性结构，外观呈金黄色，貌似闪亮的金属丝线。由于其分子链沿长度方向取向度高，并且具有极强的链间结合力，从而赋予纤维空前的高强度、高模量和耐高温特性。芳纶1414在目前使用的有机纤维中强度最高，比强度达到193.6cN/dtex，是优质钢丝的6～7倍；比模量是钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而密度为1.43～1.44g/cm3，仅为钢材的1/5。芳纶1414在-196～204℃温度范围内不发生变化。在150℃下不收缩，在560℃的高温下不分解、不熔化，且具有良好的绝缘性和抗腐蚀性，生命周期长，赢得“合成钢丝”的美誉。(https://www.daowen.com)
芳纶1414可用于制作防弹衣、防弹头盔。芳纶强度高，韧性和编织性好，能将子弹冲击的能量吸收并分散转移到编织物的其他纤维中去，有效避免“钝伤”；芳纶防弹衣的轻量化，有效提高了军队快速反应能力和防护能力。
3.超高分子量聚乙烯纤维 超高分子量聚乙烯纤维，英文全称为Ultra High Molecular Weight Polyethylene Fiber，简称UHMWPE，又称高强高模聚乙烯纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，是由相对分子质量在100万～500万的聚乙烯所纺出的纤维。超高分子量聚乙烯纤维是继碳纤维和芳纶之后的世界第三代高强、高模、高科技的特种纤维。超高分子量聚乙烯纤维在水中的自由断裂长度可以延伸至无限长，而在相同粗细的情况下，超高分子量聚乙烯纤维能承受8倍于钢丝绳的最大质量，在军事、工业、航空、航天等领域均有重要应用。
UHMWPE纤维具有高度取向的伸直链结构，与碳纤维、芳纶相比，其强度更高；质量更轻，密度只有0.97g/cm3；化学稳定性更好，具有很强的化学惰性，强酸、强碱溶液及有机溶剂对其强度几乎无任何影响；具有很好的耐候性，经1500h日晒后，纤维强度保持率达80％，耐紫外性能非常优越；耐低温性好，使用温度可低至-150℃。此外，UHMWPE纤维的耐磨耐弯曲性能、抗张力疲劳性能、抗切割性能等也是现有高性能纤维中最优的。UHMWPE纤维因优越的防弹性能而备受关注，被广泛应用于防弹衣、防弹装甲和防弹头盔。UHMWPE纤维在安全、防护、航空航天、国防装备、车辆制造、造船、体育界等领域发挥着举足轻重的作用。在民用工业领域，UHMWPE纤维作为抗冲击、减震材料及高性能轻质复合材料也有着广阔的应用前景。
4.聚四氟乙烯 聚四氟乙烯（Teflon或PTFE）是由四氟乙烯聚合而成的高分子化合物，我国称为氟纶，是迄今为止最耐腐蚀的纤维。它具有优良的化学稳定性、机械韧性、密封性、低摩擦力、电绝缘性和良好的抗老化性。利用氟纶可以开发低摩擦因数耐摩擦运动袜类制品，在自行车及其他运动中，可以防止运动员的脚磨出水泡。将氟纶与其他织物混纺或交织，可制成良好的防水透气、防风保暖的雨具运动服、防寒服、特种防护服。