3.高导热材料 3.1 超高导热高强高模纤维
•超高导热的高强高模纤维在航天航空、兵器、舰船等国防及某
些产业领域，需求非常急切，最有代表性的是中间相沥青基碳 纤维（图2），最大的生产厂家是三菱树脂，产能为1500t/a， 其次是美国Cytec Engineering公司和日本石墨纤维公司，产 能各为400t/a和180t/a。
图6.高导热性高分子复合材料的概念
•其导热系数随导热性填料的添加量的增多而提高，热失重相应
减少，显示其耐热性随之提高，对ALN添加量为70%（wt）的 PS/N-6(50/50)的高分子复合材料，导热系数为2.23W/m▪K，若 仅选用N-6作为基体，则导热系数只有1.48W/m▪K。其外观如图 8所示。
1.1 高温粉尘滤袋
•为了有效解决危害人民健康的严重雾霾天气，国家将不断加大
限制高温粉尘排放的法规，从目前30mg/m3降至将来20mg/m3， 日本为10mg/m3。
•静电除尘工艺将被淘汰或需外加耐高温纤维的针刺滤袋，方可
达标。
•为此，“十三五”期间，我国的各种耐高温纤维将迎来大力发
展的机遇，将促进各有特长的聚四氟乙烯（PTFE）纤维、聚苯 硫醚（PPS）纤维、聚酰亚胺（PIM）纤维、聚间苯二甲酰间苯 二胺（PMIA）纤维、玄武岩（BS）纤维、聚噁二唑（PODZ）纤 维及芳砜纶的大发展。
的浮空器，它可以取代卫星进行信息传输、陆地或海底资源普 查、高空（20～30Km）拍摄、携带武器攻击敌方军事设施等应 用。是我国“十二五”和“十三五”的重点攻关项目。
•这些浮空器（飞艇类）要在高空驻留一定时间，还要靠遥控返
图8.ALN填充的PS/N-6（50/50）复合材料的外观
•所选用的树脂基体的导热系数越高，复合材料的导热系数随之
增大，今后的研发方向是采用低填充率而能达到高的复合材料 导热系数。
3.3 发热导热性高分子复合材料
•北京清华道记纳米技术研究院所研发和生产的中空微纳米陶瓷
粉体，是以电厂的粉煤灰作为起始原料，主要成分为SiO2和 Al2O3，外加其他导电导热填料，它可用作电加热体和散热材料， 具有我国独有的知识产权。
共同研制成功的，一经发布立即引起了全球的高度关注，目前 正在德国宝马和奔驰两大汽车公司进行试运行，计划于2015年 建设生产厂。
•我国石墨烯产学研联盟曾于2015年3月组织业界20多名会员，
赴西班牙上述两个单位进行实地考察与交流，证实媒体上广泛 传播的新闻属实。 2.新型耐热、阻燃保温材料 2.1 新型高层建筑保温及代钢筋材料
•玄武岩长丝复合材料螺纹筋是另一个重要应用领域，密度
1.9～2.1g/cm3，为代钢筋的1/4，拉伸强度≥800MPa，比 HRB333钢筋（455MPa）大近一倍，线膨胀系数9×10-6～ 12×10-6/℃，与水泥混凝土相比，可耐-270～+700℃。
•目前作为新型耐高温保温材料，根据不同的应用领域可选择不
图1
•上述燃料电池汽车已于2014年3月在加拿大进行行驶里程试验，
充一次氢气最长可续驶620Km。
•上述高压软管现正在日本各地的氢气站进行重复的论证试验，
计划到2016年3月底完成氢气站的建设，并应用PBO纤维制的高 压软管进行充氢作业。
1.4 石墨烯电池汽车
•如所周知电动汽车是零排放的交通工具，目前最具代表性并具
导热系数（W/m▪K） 0.32～0.4 0.38～0.51 0.17～0.22 0.18 0.18 0.14～0.17 0.25 0.21 0.18 0.29 0.23 0.25～0.30 0.245 0.13～0.25 0.15～0.21
表3.导热性填料的导热系数
物质名 铅 银 铜 金 硅 碳化硅 氮化铝 氮化硼 氮化硅 氧化镁 氧化铝
•聚酰亚胺纤维是国内颇受欢迎的耐更高温的针刺滤袋材料，奥
地利生产的P84纤维是酮酐类共聚酰亚胺纤维，主要单体原料 是偏苯三酸酐，其聚合物湿纺时无须采用异形喷丝板而靠选择 合适的凝固液，就可生产出近中空或三角形断面的纤维，而我 国长春铁纶等公司生产的PIM原料是均苯四甲酸酐，纤维成本 相对较高，目前尚处于亏损状态。
备产业化条件的新型电池是石墨烯电池。
•石墨烯是一种薄片状的耐高温、抗燃、高强高模、耐腐蚀又高
导电的重要新型材料。
•用石墨烯作为动力电池的阳极材料，应用于电动汽车上可以实
现充一次电只需8分钟，可续驶1000Km，质量只有锂离子电池 的1/2，而成本低30%。
•这种新型电池是由西班牙石墨烯纳米公司和西班牙科瓦尔大学
总产能达到6500t/a，它在1600℃高温下可维持长时间的隔热 性和缓冲性，因此已用于公共汽车、卡车、乘用车及某些建设 设备的保温及抗冲击等材料，以及柴油发动机的煤净化装置中， 作为吸收冲击能的垫材。
•玄武岩长纤维是重要的耐高温吸音隔热材料之一，在格鲁吉亚、
俄罗斯、乌克兰等国都已广泛应用，最近因乌克兰战事，BSF 的生产受影响，致使格鲁吉亚的需求量大增，它在-60℃～ +150℃性能稳定，无毒性，不燃。
送薄板显示屏的机器人手臂和（右）用于输送半导体晶片的机 器人手臂。
图5 （1）Simplex Aeraspace公司展示的直升机架空清洁装置，（2）Sanray公司展示的长罗拉， （3）VERTREX天线技术公司展示的天线部件，（4）MORIWAKI工程公司展示的碳/碳刹车片。
图6 机器人CFRP手臂
强新材料部件：①汽车所承载的碳纤维缠绕高压氢气瓶，内压 须由目前的35MPa提高至70MPa，同时须建无数个氢气站并配备 大型高压储氢装置；②须配备耐高压输氢软管，如图1所示， 它是在尼龙管上包覆聚苯并双噁唑（PBO）纤维，再覆上聚酯 纤维制成的，商品名“ibarHG70”，将于2015年内由日本横滨 橡胶和岩谷产业实现商品化。
•今后要想达到粉尘排放量10mg/m3以下，可通过在上述纤维滤
袋表面贴附一层PTFE多微孔膜来达成，其过滤阻力会增大，但 尚可接受。
•玄武岩纤维（BSF）最近两年才试用于该领域，可耐极高的温
度，耐酸性优良，但目前国产纤维均匀性尚存在一定问题，耐 高温氧化性有待进一步改进，纤维直径也较粗，影响过滤精度， 今后应该发展细规格纤维。 1.2 汽车尾气治理
2015军民两用阻燃、隔热、耐高温新材料论坛
重要耐热阻燃新材料的新形势 与“十三五”的建议
罗益锋 中国新材料技术协会会长 全国特种合成纤维信息中心主任 《高科技纤维与应用》杂志主编 2015年4月25～27日， 嘉兴
前言
•耐热阻燃材料广义讲包括耐热温度在150℃以上，极限氧指数
（LOI）在28以上的材料，有些还兼有高强高模、耐腐蚀、抗 冲击、隔热保温、抗辐射等特性以及高导热、高导电、光导和 传感等功能，但限于篇幅关系，只能挑选数种重要新材料的新 形势、技术进展和新市场开发，供各位与会嘉宾参考，其中涉 及高新技术纤维及其复合材料部分，提出对我国“十三五”发 展的建议。 1.解决当前雾霾的重要新材料
•也可以选用玄武岩矿棉作为催化剂载体，达到净排放的效果。
1.3 燃料电池汽车
•氢-空气燃料电池汽车将于2015年由丰田汽车公司实现产业化，
随后德国宝马i5汽车是与丰田汽车合作开发的燃料电池汽车， 也将于近期投放市场，其尾气是水蒸气，属环境友好型。
•这种燃料电池汽车要想产业化，须解决两种耐高温、抗燃和高
•要适应新的形势的需求并在各品种间和国内外产品的竞争中取
胜，须依靠科技进步不断革新工艺技术，节能降耗和提升产品 质量，降低成本和克服使用过程存在的缺点。
•共性的问题是适当提高强度和降低纤度，提高过滤效率和产品
寿命。
•其中使用量较大的PPS纤维，东丽公司通过在南通的纤维研究
所开发了超细纤维品种，可满足中国的环保标准，实现了与其 他对手厂家的差别化，使其新产品比率从原20%～30%提高至 50%以上，而通用级产品正探讨在中国生产。
化学式 导热系数（W/m▪K） C ～200 Ag 430 Cu 400 Au 320 Si 160 SiC 270 AlN 70～270 BN ＞200 Si3N4 30～80 MgO 40 Al2O3 20
•日本名古屋工业大学选用了氮化铝（ALN）粉体添加入聚苯乙
烯（PS）和尼龙6（N-6）混合高分子中，利用两者的相分离结 构，将导热性填料选择性地分散于其中一种树脂基体中，如图 7所示。通过高效地形成导热通路，就可采用少量的填料而调 制出高导热性的高分子复合材料。
•三菱树脂的品种最全，商品名“DIALEAD”，长丝有2K、6K、
12K、16K的9种规格，短切纤维有4种规格，而研磨纤维有2种 规格，如表1所示。其中K13D2U具有世界最高强度、模量和超 导热性，纯度高，碳含量高达99.9%，拉伸强度3700MPa，模量 935GPa，导热性800W/m▪K，而铜只有近400W/m▪K。
•B/m2，定 积质量1100±5%g/m2，厚度8±10%mm，导热系数0.031W/m▪K， 在5.0KHz的吸音率为75%。BSF还可用作防火卷帘和消防服等。
•主要用途是复折屋顶、墙体、地板及各种耐高温绝热、吸音材
料，应用于飞机及其他交通工具和国防军工领域。
•我国目前已拥有约40家玄武岩棉的生产企业，每家产能大都为
5万t/a，均由南京玻璃纤维研究院提供的生产技术。
•由于玄武岩岩棉比玻璃毛具有更高的耐热性、保温性和隔音性
能，目前在许多产业领域正逐步取代玻璃毛。
•其中最重要的应用领域是高层建筑的墙体夹层保温材料，这种
新型墙体被设计成可连体实现积木式摆放的建筑材料，可在三 个月内建成27层的大楼，并可耐8级地震，对实现建筑物节能 和防止火灾的发生具有重大意义，将在“十三五”期间推广应 用。
•根据美国1997年对大气污染的调查，约47%来自高速公路的汽
车尾气，我国的粗略调研认为汽车排放物造成雾霾的贡献率约 20%～30%。