航空航天行业特点范文

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用于叶片现场测量的B l a d eMaster–L车间型双激光测量技术可完成叶片高效率高精密全尺寸检测。

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）40-0092-02

航空航天材料是指飞行器及其动力装置、附件、仪表所用的各类材料，是航空航天工程技术发展的决定性因素之一，也是材料科学中富有开拓性的一个分支。飞行器及其装置的设计，不断地向材料工程提出新的课题，推动了航空航天材料科学的进步。各种先进材料的出现也为飞行器及其装置的设计提供更多的可设计性，极大地促进了航空航天技术的发展。因此，先进航空航天材料的开发、研究与应用反映了一个国家的工业水平与航空航天技术，关系到一个国家的综合实力与国际影响力。因此，各国都把先进材料的研究和开发放在重要地位。尽管我国近年来在航空航天材料的研发方面取得了巨大进展，但仍然与发达国家存在较大的差距。因此，需要不断学习和引进国外的先进技术和经验。而国外相关资料都是英文出版，这就需要航空航天材料方向的学生具有较高的材料科学与工程专业英语的听、说、读、写能力，以完成获取专业所需信息等任务。

材料科学与工程专业英语是一门语言应用与材料专业知识紧密结合的课程。它不但涉及英语科技文体的语法特征和材料专业技术文献的语言特点，而且涉及一定的专业技术内容及科技信息交流。课程目标是培养学生具有较强的专业文献的阅读能力，进一步提高学生的听、说、写、译能力，使学生能够熟练应用英语交流、获取知识。同时促进学生掌握良好的语言学习方法，提高文化素养，以适应社会发展和航空航天技术进步的需要。课程的教学目标是：掌握一定量的与材料科学与工程专业有关的常用单词和常用词组，并掌握一定的构词法知识，具有识别生词的能力，能顺利阅读专业相关的英文原版教科书、参考书及专业论文。但现行的教学模式在教学管理与培养方式中存在许多问题亟待解决，目前也没有针对航空航天方向的材料科学与工程专业英语教材。因此，迫切需要完善教学内容，优化教学方式，改编教材，以全面提高材料科学与工程专业英语的教学质量。

一、改编现有专业教材，扩展学生专业视野

浏览现有大部分的《材料科学与工程专业英语》教材可发现，内容基本是《材料科学概论》或《材料科学基础》的英文版本的改编，实际是英文版的专业教材，不具专业英语教材特点。而且教材内容的更新速度慢，与国际上材料科学的快速发展不相适应，学生阅读起来单调、枯燥。因此，在现有教材的基础上，急需编写新版实用性教材。新版教材需兼顾英语的语法特点和材料专业技术知识，既强调专业基础理论知识又涵盖国际研究前沿趋势。

从提高学生的听、说、读、写及翻译的综合能力着手，按照从难到易的教材内容顺序，突出航空航天行业背景及新技术特点，完成《材料科学与工程专业外语》教材的设计与撰写。从教材章节编排上，按照先介绍语言知识后介绍材料专业的顺序布局。可以在开始的章节介绍科技英语的构词、语法的特点以及专业学术文章的撰写规则。随后的几个章节，简单介绍材料的基础理论知识，学生可以结合以前学习的材料专业知识进行这部分的学习。目的是给学生介绍英文专业词汇，让学生逐渐熟悉专业英语的阅读。随后，在材料学的专业知识内容上，结合专业基础课程，着重介绍和航空航天技术紧密相关的材料研究内容，例如飞机结构复合材料、高温材料、隐身材料、非晶材料、太阳能材料等。同时，为了进一步提高学生阅读和理解专业文献资料的能力，提高学生从专业文献中获取重要信息和跟踪学术研究前沿的能力，教材还可以向学生介绍利用互联网站和相关的学术期刊网站获取最新专业文献的方法。并且，从材料专业高质量的国际期刊上精心选取一些难度适中的综述性和研究型的论文作为课堂教学内容。由于这些论文内容新颖且紧密跟踪本领域的研究前沿，学生也易于接受。这样，既提高了教学效果，也使学生对专业英语的重要性有了更深地认识和理解。

二、丰富课堂教学内容，夯实学生基本功

调研各高校材料专业的本科生教学计划，发现专业英语课程设置在第七至第八学期，大四学生对英语学习逐渐变得陌生，如果直接面对专业英语的学习，势必会造成学生学习的困难。因此，教师除了教授教材的内容外，可以适当拓展相关内容的英语学习，提高学生的学习兴趣。

从知识结构设置上，可以根据学生毕业后学习、就业及工作的实际需要，突出对学生专业英语实际应用能力的培养和训练。为了突出实际应用能力培养及常用交流，可按照先读后写，先听后说的思路，来对学生进行专业英语实际应用能力的训练。通过由学习模仿到实际应用的教学模式，重点培养撰写英文摘要、写推荐信、求职信、会议常用发言以及模拟求职对话等能力。除此而外，还可以就学生即将面临的毕业设计论文撰写，展开介绍和讲评。“学以致用”，而实际应用是学生学习的动力。学生一旦体会到能从专业外语的学习中获益，便会提高学习的积极性，促进专业英语的教学。

为了增加教学内容的趣味性，在实际教学过程中增加一些与课文内容相关的最新外文视频。材料科学与工程是一个大专业，其中又有金属材料、高分子材料及陶瓷材料等二级专业，因此除了完成教材的教学内容外，还应针对不同专业分门别类地介绍材料的最新的实际应用。介绍时，可以从互联网上搜索最新的文字资料，也可以搜索最新的视频资料，其中视频资料更生动，因此受到学生们的欢迎。比如在讲解金属材料和复合材料时，可以给学生播放波音、空客等制造飞机发动机及机身结构的最新技术视频。还可以通过播放如太阳能电池、风力发电技术及3D打印技术等视频，加深学生对陶瓷材料、功能材料及复合材料在新能源及新技术领域的应用认识。因此，通过利用多媒体技术的视频资料，不但可以提高学生的英语听力，扩充学生的词汇量，还可以使学生在轻松的学习氛围中了解相关技术的应用前沿，深化在学生对航空航天材料科学与工程的认识。

三、改革课堂教学方法，提高课堂教学质量

材料专业英语是一种正规的书面体，专业词汇多词形复杂、句子长，且与专业知识结合紧密，相对于基础英语来说，缺少文学作品中的韵律、节奏感，读起来抽象、枯燥，造成教师讲授、学生学习的兴趣不高。如果采用传统的专业课程的讲课为主的教学方法，势必不能有良好的教学效果。因此，应该结合英语课堂教学和专业课的教学特点，采取多元化的教学方法，对学生进行课堂教学。

可以采取英语课堂的教学，让学生随堂朗读教材内容，学生在读的过程中，既熟悉了教材内容，又对英语的“说”有提高。随后，对学生进行分组，讨论分析教材内容，或者也可以提出一个小话题，学生可进行问题的分析并提出解决方案。这样，既提高了学生的英语口语技能，也加强了学生分析专业问题的能力。课后布置适量的课后翻译作业，可以是对教材内容的翻译也可以是对课堂增补内容的翻译，通过英汉互译的环节，巩固课堂教学内容。在课程结束前，还可以穿插学生就自己的毕业设计方向，做一个简短的英文讲座，既可以对课堂教学效果进行测试，也可以提高同学们的口头表达能力，增加同学们英语交流的信心。

在进行课堂教学的时候，如前所述，可以围绕课堂教学时的内容，充分利用互联网技术，为学生补充国际上航空航天材料的最新研究成果和先进的应用实例，可以是文字资料也可以是视频文件的学习。进行文字资料的学习时，可以采用先朗读后分析、翻译的方法，逐步分解。进行视频资料的学习时，教师应提前将语音资料转换成文本资料，课堂上可以进行边视听边进行讲解，让学生在愉快的氛围中进行学习，进而达到良好的课堂效果。

四、结语

我国航空航天技术的发展对航空航天材料的研究提出更高要求。航空航天材料的研究人员必须及时关注国际发展，密切和国外学术交流，才能保障材料领域的不断进步，这就对科技人员的专业英语要求也不断提高。因此，通过对航空航天材料专业英语教材、课堂教学内容与方法的改革与优化，来全面培养学生的读、听、说、写、译的综合能力，增强学生的国际竞争力，为航空航天材料技术领域输送优秀人才。

参考文献：

[1]李成功.航空航天材料[M].国防工业出版社，2002.

[2]鲁红典，邵国泉，谢劲松.对材料科学与工程专业英语教学的思考[J].贵州师范学院学报，2013，（04）.

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[5]孙丽丽，毕凤琴，张旭昀.金属材料工程专业英语教学改革实践的认识与思考[J].时代教育（教育教学），2010，（05）.

[6]徐征，陈利生，余宇楠.关于高职院校冶金工程专业英语教材建设的思考[J].中国校外教育，2011，（11）.

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由于铝合金具有质地轻薄，比强度高，比高度高的优点，所以被广泛地应用于航空航天领域和舰船领域。焊接技术可以保障材料的利用率，减少总体机器质量，同时也大大降低了所需要注入的成本。和其他焊接技术相比，激光焊接技术对焊接环境要求较低，并不需要一定在真空环境下进行，且此技术焊接能量更高、焊接精度更准、焊接效率更好，整个焊接过程都能保障集中加热。目前，衡量一个国家工业加工水平的重要标志之一就是激光焊接技术在该国工业中所占的比重。在工业发展领先的国家中，铝合金激光焊接技术被广泛地应用到建造先进机器构造部件中。而随着经济的发展，各种高强度高韧性的铝合金被源源不断地研发出来，而这些多样式的新型铝合金对铝合金激光焊接技术也提出了更高的要求。所以综上所述，必须深入地对铝合金焊接技术优化方法进行研究[1]。

1铝合金的研究介绍

铝元素在元素周期表中位于第三周期，原子序数为13，原子量为26.9815。相比于其它有色金属、钢铁、塑料和木材，铝更富有延展性，质地柔软且易于成型，这些优秀特性使得铝材料广泛地应用于航空航天和汽车领域。可以说，铝合金是飞机结构的理想材料。丰富的资源量，低廉的使用成本以及良好的工作性能使得铝合金在飞机上的用量高达50%~80%。其中铝合金占军用飞机结构的45%~65%，而民用飞机使用量更是高达70%~80%。除了在飞机上铝合金用量广泛，其它航空业例如火箭铝合金也被大量利用，绝大多数火箭的运载壳体都是采用铝合金铸造炼制的。1924年德国发明了第一个含锂的铝合金，人们惊喜地发现铝锂合金相比于以往的铝合金，质量更轻，刚度更强，气动性更好，抗防腐能方面力更强，同时还具备可回收利用的优点，大大缩减了运行和维修成本，降低了总体风险。研究表明机器构件用铝锂合金取代常规的铝合金后，质量减轻10%~15%，刚度加强15%~20%，可以说是一种更加理想的航空航天材料。鉴于铝锂合金的这些优点，人们进一步地加以探索和研究，铝锂合金的研发取得了长足的进步。迄今为止，铝锂合金的研制发明已经进入到了第三代时期。铝锂合金的研发到目前为止已有七十余年历史，在西方国家，铝锂合金应用到航空航天领域已经有50多年的历史，而且还在不断发展优化系统成分。然而在我国对于铝锂合金的研发探索时间却并不长，早在上世纪六十年代，一些有见解的学者就有意识的想要加强铝锂合金这一领域的研究，然而由于国家提供的经费有限，我们的技术水平也无法与国外先进的技术水平相比，所以只取得了很小的成绩；“八五”之后，国家加强了投资力度，因此许多高校和研究所都开展了铝锂合金研究课题，这个阶段我们成功地研制出1420和2090铝锂合金，为我国铝锂合金的发展提供了很好的推动促进效果；“九五”期间，国家意识明显提高，为了接轨国际水平，更加重视铝锂合金项目的研发，在这个阶段，我国取得最明显的成绩就是2195铝锂合金的研制开发，并且独立地解决了退火工艺不均匀、热轧和冷轧及中间退火和大规格薄壁管材挤压这些问题；“十五”之后，我国进入工程应用阶段，我国对于铝锂合金不仅仅停留在研制开发阶段，更重视将铝锂合金应用到实际中，国产铝锂合金被逐渐地应用到航空航天领域，而我国自主研发的1420铝锂合金更是应用到运载火箭中[2]。经过多年的科技研究和实践应用，当前我国工业发展水平已经处于全国领先地位，航空航天领域对先进结构材料有着很大的需求。然而对于铝锂合金的研究，我国当前情况并不乐观，目前我国的铝锂合金发展水平与国外先进国家，例如美国、俄罗斯有超过20年的差距，这一数据不得不引起我们的注意，不断扩大领域、提升性能、开发研究新型技术已经成为亟待解决的问题。

2铝合金的激光焊接技术优化研究

由于铝合金具有薄壁结构，所以在铝合金材料上使用焊接技术更加方便。焊接技术可以有效地减少成本、减轻质量、提高利用率，此种技术被广泛地应用到行业结构建造方面。而传统焊接技术，如：火焰焊接、电弧焊接、等离子体弧焊接，都具有热源发散，功率密度低，工作效率低，焊接结构变形量大的缺点，因此，引入新的焊接技术迫在眉睫。

2.1激光焊接特点

上世纪六十年代，激光焊接技术作为一种新的焊接技术出现，很快就因其智能化、柔软化、多样化、集成化、大深宽比、焊缝小、变形量小、焊接效率高、焊缝性能好和自动化易于实现等优点被广泛认可使用。如今激光焊接技术已经成为汽车制造业的标准焊接制造方法，而且也越来越多地被使用到航空航天行业中。激光焊接属于高能束流焊接方法，它的作用原理是“小孔效应”[3]，简单说此原理就是指在熔池中产生小孔，通过孔壁获取能量，形成焊缝。高能束流焊接方法除了激光焊接技术，还有电子束焊技术，只是电子束焊技术所传递能量的介质是高能密度电子，此种介质必须在真空环境中才能完成传递工作。而激光焊接技术传递能量介质是电磁波，在大气下就可以进行，所需工作成本比电子束焊技术更低。在飞机制造行业中，人们通常用铆接工艺将铝合金材质壁板进行连接，然而铆接工艺需要在基础材料上打通大量工艺孔，紧密的工艺孔严重地影响了材料的美观性，更是破坏了结构的连接性和整体性，而且还会加大结构的重量。与传统工艺相比，激光焊接技术仅仅利用激光就能将铝合金材质壁板连接起来，不需要如此繁琐的工程，同时也保留了基础材料的完整性。因此，航空制造业越来越多地选择激光焊接技术进行铝合金材质壁板连接[4]。

2.2激光焊接技术难点以及问题

尽管激光焊接技术虽然有诸多优点，然而由于铝和铝合金本身对激光具有高反射率和高热导型，所以激光焊接技术也有许多难点和问题。铝对于激光具有高反射率，例如对YAG激光，铝的反射率接近80%，而对CO2激光，铝的反射率更是高达90%，高强的反射率使得母本材料对激光的吸收率极差，大大降低工作效率。激光焊接熔池通常建立的又深又窄，但是激光发光率极大，传送过程中产生大量蒸汽，如此强大的蒸汽流在通过熔池时就会使熔池中的溶液大量飞溅。激光焊接的熔池存在时间非常短，而激光焊接的焊缝冷却速度却很快，这样就会导致熔池中的气体无法排出，以气孔形式存在其中。由于激光焊接是一种精准的焊接技术，为避免产生焊接裂纹对接头间隙有着严格的要求，通常不许超过母材厚度的10%。铝合金本身具有低电离的特点，焊接过程会产生不稳定粒子，影响焊接过程的稳定性和焊缝形状[5]。

2.3激光焊接技术优化研究

激光焊接根据作用机制可以分为热导焊和深熔焊两种。二者在应用领域上各有不同，其中热导焊应用于精密仪器以及微小零件的焊接中；而深熔焊则是大型仪器的焊接手段，深熔焊所应用的激光有三种类型，其特点如下表1所示。如表1所示，CO2气体激光的工作介质为CO2，它的波长为10.6微米，输出功率很高，可是输出光束质量极差，因此并不适用于焊接；YAG固体激光的工作介质为红宝石、钕玻璃和掺钕钇铝石榴石等，它的输出波长为1.06微米，和CO2气体激光相比，YAG固体激光更容易被金属吸收，转化效率高且操作灵敏，因此被大量使用；光纤激光则是最新型研发的激光器，它的输出波长在1.08微米左右，虽然它的实践时间较短，但是具有运行成本低、光束质量高，获得的激光功率高的优点，是非常好的激光焊接技术。

3结语

与传统焊接技术相比，激光焊接技术具有明显突出的优点，因此近年来应用越来越广泛。但是由于铝合金自身的局限性，因此铝合金激光焊接技术仍然存在许多问题有待深入探讨与解决。本文通过对铝合金材料和目前激光焊接技术现状的分析，探讨一种新的激光焊接技术优化方法，希望通过本文的研究，对以后的激光焊接技术优化研究起到积极促进作用。

参考文献

[1]张大文,张宏,刘佳,等.铝合金连续-脉冲激光焊接工艺对比实验研究[J].激光技术,2012,36(4):453-458.

[2]孙福娟,胡芳友,仝崇楼,等.消除铝合金激光焊接缺陷与提高焊缝强度研究[J].现代制造工程,2006(6):78-80.

[3]陶汪,陈彦宾,李俐群,等.铝合金激光点焊工艺特性研究[J].红外与激光工程,2011,40(4):659-663.

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关键词：阻燃纤维；高性能；应用前景

1 引言

国内市场上的阻燃纤维品种繁多，常见的几种阻燃纤维主要是基于普通纤维的添加阻燃成分或改进整理工艺获得，例如阻燃粘胶、阻燃涤纶、阻燃腈纶、阻燃维纶等等。但这些常规阻燃纤维的性能通常有一定的局限，不足以应对更加复杂的应用领域，能应用于军事尖端领域的技术还比较少。例如，国庆大阅兵时，通过天安门前的某些阅兵方队穿着的多地形迷彩作战服，就是采用自主研发的多纤维混纺阻燃面料，同时还具有高强、耐磨和良好的色牢度等理化性能。

高性能阻燃纤维必须能根据实际情况相应地满足对高强度、高模量、耐高/低温、耐辐射、耐色牢度等综合性能指标的要求。只有具备了上述性能，才可以应用在航空航天、抗低温抗辐射、装甲防护、舰艇绳缆等国防、交通领域以及高温过滤材料、电子绝缘材料、体育用品等军民两用领域。随着阻燃纤维种类的不断发展，其与各种常规纤维之间的混纺面料也不断地被开发出来，纤检机构很有必要及时地了解新型纤维的特点，尤其是在成分定性与定量方面不断开拓探索新的检验方法。

2 阻燃纤维的作用原理和分类

2.1 纤维阻燃的基本原理

广泛意义上的阻燃纤维（flame-retardant fiber）是指在火焰中仅阴燃，本身不产生火焰，当纤维离开火焰时，阴燃自行熄灭的纤维。不同种类阻燃纤维其具体定义不同，例如阻燃涤纶短纤维，在FZ/T 52022―2012指在规定条件下测得的极限氧指数大于或等于29.0%的涤纶短纤维。

可燃物燃烧需要足够的温度和氧气，燃烧难易程度可通过极限氧指数 （LOI）来表征。通常情况下，空气中氧浓度约为21%。因此，当 LOI>21%时即表明该物质在空气中难以燃烧。阻燃的基本原理是减少热分解过程中可燃气体的生成和阻碍气相燃烧过程中的基本反应。其次，吸收燃烧区域中的热量，稀释和隔离空气对阻止燃烧也有一定的作用。纺织材料的可燃性可以用极限氧指数来表征，它是指在试验条件下，刚刚能支持材料继续燃烧所需的最低氧浓度，即氧在它和氮混合气体中的最低体积百分数。根据纤维的极限氧指数（LOI）值，可分为五个等级：LOI>30%为阻燃一级（不燃），LOI在27%～30%时为阻燃二级（难燃），LOI为24%～27%为阻燃三级（阻燃），LOI在21%～24%之间时为阻燃四级（可燃），LOI

实现阻燃功能，必须切断由热源、可燃物以及氧气组成的燃烧体系。通常，使纺织品阻燃主要通过以下一种或多种方法来实现：除去热源；提高织物发生热裂解的温度；促进成炭，减少挥发性气体的产生；提高可燃性气体燃烧所需的温度；隔绝氧气或者稀释氧气浓度。

2.2 高性能阻燃纤维的分类

根据阻燃纤维材料的自身属性不同，可以分为本质阻燃纤维和改性阻燃纤维两种。本质阻燃纤维是指纤维大分子的分子链上本身具有阻燃性基团，纤维的阻燃性并不是通过改性处理而得到的；改性阻燃纤维是通过共聚、共混、复合纺丝、阻燃剂接枝等方法在最大限度保持原纤维特性的情况下赋予纤维一定的阻燃性，如改性涤纶、改性腈纶、改性丙纶、改性粘胶等等。

根据生产方式的不同，可以分为阻燃剂接枝阻燃改性和共聚共混阻燃改性，其中后者应用面更广一些；根据阻燃剂选用的不同，可分为卤系和磷系阻燃剂，后者可降低材料的热释放速率，具有较好的阻燃性，而且也降低了腐蚀或有毒气体以及烟的释放量，因此逐渐得到广泛应用。

3 新型高性能阻燃纤维的性能特点

3.1 聚f二唑纤维

聚f二唑（polyoxadiazoles fiber，简称POD）纤维，是一种芳杂环结构的耐高温特种纤维，具有良好的热稳定性、阻燃、耐腐蚀等性能。主要采用一步法合成和湿法纺丝技术。该纤维经国内众多科研工作者的努力，成功解决了阻燃改性、聚合、溶液流变、纺丝成形、后处理、老化等难题，成为我国又一具有自主知识产权并实施产业化的耐高温阻燃纤维新品种。

该纤维具有良好的耐热性、高温尺寸稳定性、耐腐蚀性、可纺性，可应用于过滤领域。该纤维的极限氧指数>30%，燃烧不熔融，几乎不产生收缩，燃烧后残碳量较高，燃烧气体烟密度小且毒性小。经试验证明，该纤维的热分解温度为539℃，高于同类的耐高温纤维，如芳纶1313、芳砜纶分别为414℃和422℃。

3.2 聚芳酯纤维

聚芳酯（polyarylate fiber，简称PAR）又称芳香族聚酯，是重要的热塑性特种工程塑料之一，通常是指酯基两端连接芳环的聚合物，在工业上多指用双酚A（BPA）、对苯二甲酰氯（TPC）和间苯二甲酰氯（IPC）为原料聚合制得的树脂，实际上为一共聚酯。聚芳酯纤维是经熔融聚合纺丝法获得的特种纤维，该纤维不仅强度模量可与芳纶媲美，而且具有独特的轻质高强、抗撕裂、耐湿热，高低温性能、振动衰减性能以及优良的耐酸碱、耐磨损性能等。

该纤维热分解温度达到443℃，使用温度范围较广，可在-70℃至+180℃下长期使用。具有众多优势，由于采用熔融聚合、熔融纺丝方法制备纤维，因此在整个制备过程中没有溶剂挥发和有害气体排放，纤维属于绿色环保节能低碳材料。该纤维可满足某些高科技领域应用，如美国于1996年底发射的探路者号火星探测器就使用了聚芳酯纤维作为缓冲气囊原料，该气囊成功抵抗了火星表面严酷的环境并将探测器安全送达火星表面。该纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐辐射、高技术等优良性能，可将其应用在航空航天、抗低温抗辐射、装甲防护、舰艇绳缆等国防、交通领域以及高温过滤材料、电子绝缘材料、体育用品等军民两用领域。

3.3 聚酰亚胺纤维

聚酰亚胺（polyimide fiber，简称PI）纤维集优异的机械性能、耐高低温性能、介电性能、耐磨性能、防紫外线性能、化学和尺寸稳定性能于一体，是高性能纤维家族中的重要成员之一。耐温范围在250℃～350℃，在耐光性、吸水性、耐岬确矫姹确悸诤途郾搅蛎严宋更为优越，是目前使用温度最高和力学性能最好的有机纤维之一，该纤维凭借其优异的综合性能，已成为高温过滤、国防军工、航空航天、环境产业和原子能工业等重要领域急需的纤维新材料。对该纤维的研究工作起始于20世纪60年代。

在特种防护领域，聚酰亚胺纤维拥有良好的可纺性，可以制成各类特殊场合使用的纺织品，用作隔火毯、装甲部队的防护服、赛车防燃服、飞行服等防火阻燃服装，同时可做成阻燃絮片，用作军用防寒保暖服装。在绝缘及复合材料领域，聚酰亚胺纤维也是先进复合材料的增强剂，用于航空、航天器、火箭等的轻质电缆护套、高温绝缘电器、发动机喷管及耐高温特种编织电缆等的制造，还可用于制作新一代战斗机壳体、大口径展开式卫星天线张力索、空间飞行器囊体材料的增强编织材料等[2]。

3.4 聚苯硫醚纤维

聚苯硫醚（polyphenylene sulfide fiber，简称PPS）是一种线型高分子结晶性聚合物，它以硫化钠和二氯苯为单体，在N-甲基吡咯烷酮或含碱金属羧酸盐（如醋酸钠等）的有机性溶剂中缩聚而得。该纤维在500℃前无明显的质量损失，具有很好的热稳定性。聚苯硫醚纤维具有较高的耐酸性能，对强碱、 磷酸、氢氟酸及甲酸、醋酸等也有极强的抵抗力[3]。

该纤维具有一定的耐热性，但其玻璃化转变温度和熔点都不是很高，纤维的弯曲性能不佳、耐磨性差、强度低，因纤维表面缺乏极性基团，与其他材料复合时黏结性差、吸湿性差。但聚苯硫醚具有优异的耐热性、抗化学腐蚀性、阻燃性，以及良好的电性能及尺寸稳定性，是重要的高技术工程热塑性材料，具有十分广泛的用途，在环境保护、化学工业过滤和军事等领域中的应用尤为突出；在化学行业，PPS可以制成化学品的过滤网等；在电子行业，PPS可以制成电绝缘材料、电缆白胶层、特种用纸等；在航空航天行业，PPS可以作为增强复合材料、房屋材料的材质等；在机械行业，PPS可以作为复合材料的基材、造纸机毡布、干燥剂帆布等材料；在纺织行业，PPS可以作为缝纫线、防护服、防火织物、保温材料等。

3.5 聚四氟乙烯纤维

聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene fibers，简称PTFE）纤维是以PTFE乳液为原料，以聚乙烯醇（PVA）、聚氧化乙烯（PEO）等为助纺剂，通过纺丝或制成薄膜后切割或原纤化而得到的一种特种合成纤维。PTFE纤维根据表观颜色的不同被分为棕色 PTFE 纤维和白色 PTFE 纤维。棕色 PTFE 纤维通常是载体纺丝经烧结除去基质聚合物后得到，纤维手感非常柔软，且自性良好，广泛用于航空航天和国防军事等领域。白色 PTFE 纤维通常是由膜裂法和糊料挤出法制备，用其制成的滤料具有较高的过滤截面，从而可提高过滤效率[4]。

该纤维的正常使用温度范围为-190℃～260℃，其最高瞬时使用温度可达 290℃，即使在-260℃的超低温下依然可保证一定的韧性。PTFE几乎不溶于所有的溶剂，可阻燃（极限氧指数高达95%），不吸潮，耐紫外线性能良好。纤维因具有许多优良的性能而在航空航天、石油化工、海洋作业、纺织、食品和造纸等领域都有着广泛的应用，尤其是在控制PM 2.5和制作宇航服方面起着举足轻重的作用。

3.6 聚苯并咪唑纤维

聚苯并咪唑（polybenzimidazolefibers，简称PBI）纤维，一种溶致性液晶杂环聚合物，通常由芳香族胺与芳香族二元羧酸或其衍生物缩聚而得。PBI纤维通过干法或湿法纺丝加工制成，纺丝溶剂主要有硫酸-水溶液、二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）和二甲基乙酰胺（DMAc），其中DMAc较为理想。美国的制法是将3，3-二氨基联苯胺和间苯二甲酸二苯酯在DMAc中缩聚而成。

PBI 纤维的LOI值达到了41 %，属于不燃纤维。说明其具有极好的阻燃性能，在空气中不燃烧，也不熔融或形成熔滴。PBI纤维对化学药品的稳定性优异，对硫酸、盐酸、硝酸都有很好的抵抗性。PBI 纤维具有突出的耐高温性能，在300 ℃的温度下暴露60 min，能保持100 %的原有强度；在350 ℃下放置6 h，能保持其原有强度的90 %以上；在600 ℃下，PBI纤维的耐高温时间可长达5 s；即使温度高达815 ℃，PBI纤维也可以很好地耐受短时间的暴露。在长时间的暴露下，如在230 ℃下暴露 8 周，PBI 纤维仍保留原有强度的66 %[5]。

该纤维是一种综合性能优异的有机纤维，具有耐高温阻燃、化学稳定性好，力学性能、介电性、自性良好及燃烧时毒气产生少等优良性能，被誉为“阻燃之王”。其应用的领域十分广泛，涵盖航空航天、军工国防、消防保护、交通通信、环保净化等领域。例如，可被用于制作航天器重返地球时的制动降落伞及喷气飞机减速用的减速器、热排出气的储存器等；可被用行服、赛车服、救生服和消防服等等。

3.7 聚丙烯腈预氧化纤维

聚丙烯腈预氧化（polyacrylonitrile preoxidized fiber，简称POF）纤维，在一定温度下经空气氧化形成部分环化结构的黑色纤维。极限氧指数（LOI）一般在40%～60%。一种新型阻燃纤维，这种纤维不仅具有优良的阻燃、耐热性能，而且纤维的耐化学试剂性能也优于一般的合成纤维，主要用于防护服装、阻燃装饰材料、过滤材料及密封材料等。

POF的抗燃性和绝热性极佳，当其平纹织物置于手心上，上面放一枚美国硬币，用1250 ℃氧-乙炔火焰对着硬币烧时，硬币化了而布料和手心安然无恙[6]。由于POF的耐磨性较差，一般须与其他高性能纤维混织使用，取长补短，例如与间位芳酰胺纤维混纺制成军服和消防服，与对位芳酰胺纤维混纺制成漂亮的西服，用上述火焰灯对着烧，既不燃烧又不收缩和变色。POF的其他重要用途有防火毡、C/C复合材料制的飞机和汽车刹车片、耐高温坩埚、航空和航天用耐高温部件以及各种代石棉的部件等。

4 国内阻燃纤维发展现状及前景探讨

国内阻燃纤维的品种虽然很多，但主要还是传统加工生产获得，主要应用于普通民用领域。新型耐高温且具有多种复合功能的品种还较少，即使可以大批量生产的几种纤维，也在某些方面存在不足之处，如纤维的性能指标的稳定性、服用性能和耐色牢度等等方面。

国内阻燃纤维行业内的各生产企业一般都依托科研院所，有很强的产学研能力，通常能依据市场需要努力创新开发各种新型的耐高温阻燃纤维。上文中提到的聚f二唑纤维，即由江苏宝德新材料公司，无锡华东创新材料研究院和四川大学等单位合作对聚芳f二唑纤维进行了改性，2012年成功开发出耐高温阻燃改性聚f二唑纤维宝德纶（PODLON），使其阻燃等性能达到了世界领先水平，并实现了产业化，从而缓解了我国耐高温阻燃纤维长期依靠进口的局面。此项目的试验材料即取材于已经规模化生产的商品化纤维。

但是，更多的高性能纤维品种还是主要依靠进口。如美国杜邦公司的Nomex，日本可乐丽公司聚芳酯纤维，奥地利兰精（Lenzing）公司的聚四氟乙烯纤维等等。我国应加大在此领域的研发力度，不断提高产品在国际市场上的竞争力，逐步摆脱对进口的依赖。

参考文献：

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