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隔绝氧气和水，避免光照。
文物是人类在历史发展过程中遗留下来的遗物、遗迹。各类文物从不同的侧面反映了各个历史时期人类的社会活动、社会关系、意识形态以及利用自然、改造自然和当时生态环境的状况，是人类宝贵的历史文化遗产。文物的保护管理和科学研究，对于人们认识自己的历史和创造力量，揭示人类社会发展的客观规律，认识并促进当代和未来社会的发展，具有重要的意义。文物的保护管理,涉及社会不同职能的各个部门;文物的科学研究，涉及社会科学、自然科学、工程技术科学等领域的多种学科。保护管理和科学研究是相互联系、相互促进、相辅相成的。因此，文物的保护管理和科学研究，是一项系统的综合性科学。 在中国,“文物”二字联系在一起使用,始见于《左传》。《左传·桓公二年》记载:“夫德，俭而有度,登降有数，文物以纪之，声明以发之；以临照百官，百官于是乎戒惧而不敢易纪律。”之后，《后汉书·南匈奴传》有：“制衣裳，备文物。”以上所说的“文、物”原是指当时的礼乐典章制度，与现代所指文物的涵义不同。到唐代，骆宾王诗：“文物俄迁谢，英灵有盛衰”，杜牧诗：“六朝文物草连天，天淡云闲今古同”。这里所指的“文物”，其涵义已接近于现代所指文物的涵义，所指已是前代遗物了。北宋中叶 (11世纪)，以青铜器、石刻为主要研究对象的金石学兴起，以后又逐渐扩大到研究其他各种古代器物,把这些器物统称之为“古器物”或“古物”。在明代和清初比较普遍使用的名称是“古董”或“骨董”。到清乾隆年间 (18世纪) 又开始使用“古玩”一词。这些不同的名称，涵义基相同，但在很多场合，古董、骨董和古玩，是指书画、碑帖以外的古器物。 目前，各个国家对文物的称谓并不一致，其所指涵义和范围也不尽相同，因而迄今尚未形成一个对文物共同确认的统一定义。文物是指具体的物质遗存，它的基本特征是：第一，必须是由人类创造的，或者是与人类活动有关的；第二，必须是已经成为历史的过去，不可能再重新创造的。当代中国根据文物的特征，结合中国保存文物的具体情况，把“文物”一词作为人类社会历史发展进程中遗留下来的、由人类创造或者与人类活动有关的一切有价值的物质遗存的总称。编辑本段价值及作用 文物的价值是客观的，是文物本身所固有的。总的来说，文物主要有历史价值、艺术价值和科学价值。文物的作用，是文物价值的具体体现。文物对社会所能起到的积极作用主要有教育作用、借鉴作用和为科学研究提供资料的作用。文物的价值和作用，其间有联系，又有区别。人们对文物价值的认识不是一次完成的，而是随着社会发展，人们科学文化水平的不断提高而不断深化的。文物作用的大小，取决于文物价值的高低，因而文物的作用也会随着人们对文物价值认识的深化而变化。有时同样的文物，在不同时间、地点、条件下，其价值也会发生变化。这种变化通常不是改变或降低了它的固有价值，而是增添了新的价值。这种情况只有在特定的条件下才会发生。文物是一定历史时期人类社会活动的产物，无不具有时代的特点。一切文物都具有历史价值。不同类别的文物，从不同的侧面分别反映了当时社会的生产力、生产关系、经济基础、上层建筑以及社会生活和自然环境的状况。各种类别文物的产生、发展和变化的过程，反映了社会的变革、科学技术的进步、人们物质生活和精神生活的发展变化。总的来说，文物是帮助人们认识和恢复历史本来面貌的重要依据，特别是对没有文字记载的人类远古历史，它成了人们了解、认识这一历史阶段人类活动和社会发展的主要依据。 文物的价值和作用，不只是表现在对具体文物的研究、说明个别方面的个别问题上，更重要的是把微观研究的成果，综合起来，在宏观上研究各个历史时期人类社会活动的各个方面及其相互联系、相互制约的社会关系，从而从不同的侧面探索和揭示人类社会发展的客观规律。同时,通过文物所反映的历史上人类利用自然、改造自然的状况，可以探索和揭示人类社会活动与自然界生态环境之间相互关系、相互作用的演变规律，运用人们不断认识的客观规律自觉地、能动地协调人类社会系统与自然界环境系统的关系，有利于促进当代和未来社会的发展。充分发挥文物在社会发展进程中的积极作用，是文物保护管理和科学研究的最终目的。编辑本段文物的科学研究 文物分类和文物鉴定是开展文物科学研究的前提，也是文物科学研究的内容。由于文物的时代不同，质地不一，种类繁多,功能各异，因而需要从不同的角度,采取不同的分类方法。从管理的角度，中国把文物分为不可移动和可移动文物两部分。前者包括古遗址、古墓葬、古建筑、石窟寺及石刻、近现代重要史迹、近现代典型建筑等；后者包括古器物、古文献、古书画等。在上述各类文物中,有的又分为若干小类,如古器物即按文物质地分为青铜器、玉器、铁器、陶器、瓷器等。此外，还可以根据不同的功能和属性进行分类。目前有的文物科学研究，已经发展成为专门的学科如钱币学、铭刻学等，今后有些类别的文物，随着科学研究的深入和发展，还将会形成一些新的专门学科。 文物鉴定就是确定文物的年代、真伪和价值。首先需要进行的是断代和辨伪，如果文物的时代不明，真伪莫辨，就无从确定文物的价值。只有在断代、辨伪的基础上，才能通过科学研究，不断深化对文物价值的认识。一切文物都需要断代，但不是所有文物都需要辨伪。辨伪有特定的涵义，主要是辨别由于文物作为商品流通以后，有人以牟利为目的，以真文物为蓝本而故意制造的假古董及一些历代的文物仿制品。至于辨别古建筑在历代维修过程中增添和改动部分，或者后代仿制构件的年代，是对古建筑整体和局部的分别断代问题，而不属于辨伪的范围。考古发掘出土的文物，一般不存在辨伪的问题，但也有文物鉴定的问题。因为有时一座墓葬也会埋葬了前代遗物,如妇好墓中就有红山文化的玉器。有时由于地层扰乱，在一个文化层中也可能有后代文物混入，都需要进行鉴别。文物鉴定的方法，主要有传统方法和现代科学方法两种。在各类文物中，有相当一部分是考古学研究对象，是经过科学发掘出土的。对于这些文物主要是依靠考古学的地层学和类型学进行断代，对史前时期或者年代比较久远的历史时期的文物,还可以运用碳14、热释光、古地磁等现代科学技术手段测定年代。所有这些都属于现代科学鉴定年代的方法。传统的鉴定方法主要是对传世文物年代的鉴定和辨伪。传统方法经过长期的经验积累，已经形成了比较系统的对各种不同类别文物进行鉴定的方法，但是传统方法过去主要侧重在经验的积累上，需要运用科学方法进行总结，才能不断发展和提高。编辑本段保护和管理 当代世界，保持民族文化特性，保护人类共同创造的文化遗产，是国际社会各个国家的共同要求。许多国家都为此而制定了保护文物的法律和法规，加强了文物的保护和管理。文物保护和管理是国家文物行政管理部门的基本职能。国家通过法律、行政、经济、教育和科学技术等手段，协调、处理文物保护与国家各部门、各社会团体以及人民群众的关系，并通过全面规划、综合治理，制止和防止人为的与自然力对文物的破坏和损害，达到保护文物的目的。 1982年中华人民共和国全国人民代表大会常务委员会公布的《中华人民共和国文物保护法》，是在总结新中国成立后33年文物保护管理工作正反两方面经验的基础上,对1961年国务院公布的《文物保护管理暂行条例》进行较大修改和补充而制定的。《中华人民共和国文物保护法》明确规定了文物保护的对象、范围和处理各部门之间相互关系的基本原则，以及国家机关、企事业单位、社会团体和公民在文物保护方面的行为准则和违法的责任，为文物保护和管理工作，提供了法律依据。中国文物的保护和管理有其自己的特点。文物的普查、复查和确定文物保护单位，是文物保护管理的基础工作。通过文物普查和复查，掌握地上地下文物分布和保存的状况,以便进行科学鉴定，从而评定文物价值,区分文物等级和决定文物保护单位级别。在此基础上，按照轻重缓急，确定文物保护的目标重点和步骤，制定长远规划和近期计划。文物复查是定期反复进行的，以便于根据复查了解的新情况，取得的新成果，调整文物保护单位的级别和文物保护的规划和计划。城乡建设规划部门，根据法律的规定，把这些文物保护单位的保护管理，作为一项工作内容进行研究，在布局上作出合理安排，纳入各地区城乡建设的总体规划，加以保护。编辑本段详细解释指礼乐制度 古代用文物明贵贱，制等级，故云。 《左传·桓公二年》：“夫德，俭而有度，登降有数，文物以纪之，声明以发之，以临百官。” 唐 杜甫 《行次昭陵》诗：“文物多师古，朝廷半老儒。”《旧唐书·褚无量传》：“请旁询硕儒，俯摭旧典，采曲台之故事，行圆丘之正仪，使圣朝叶昭旷之涂，天下知文物之盛，岂不幸甚。” 宋 杨万里 《题望韶亭》诗：“ 尧时文物也麄踈，礼乐犹带鸿荒馀。”文彩物色 晋 葛洪 《抱朴子·诘鲍》：“宫室居处则有堵雉之限，冠盖旌旗则有文物之饰。” 南朝 梁 刘勰 《文心雕龙·章表》：“诗云‘为章於天’，谓文明也。其在文物，赤白曰章。” 指车服旌旗仪仗之类。 南朝 宋 谢庄 《宋孝武帝哀策文》：“文物空严，銮和虚卫。”《南史·齐豫章王嶷传》：“ 嶷 身长七尺八寸，善持容范，文物卫从，礼冠百僚。”《隋书·炀帝纪上》：“丙辰，上御观风行殿，盛陈文物，奏九部乐。” 唐 宋之问 《驾出长安》诗：“太平多扈从，文物有光辉。” 鲁迅 《书信集·致姚克》：“关于 秦 代的典章文物，我也茫无所知。”文人，文士 唐 骆宾王 《夕次旧吴》诗：“文物俄迁谢，英灵有盛衰。” 宋 叶适 《刘子怡墓志铭》：“今两乡文物，争自磨洗，齐衡一州，自君始也。” 元 辛文房 《唐才子传·窦叔向》：“有卓绝之行，登第於 大历 初，远振佳名，为文物冠冕。”清 钱谦益 《南征吟小引》：“至其（袁可立子袁枢）榷关南国，登车奉使，江南佳丽之地，风声文物，与其才情互相映带。”历代相传的文献古物 唐 颜师古 《等慈寺碑》：“即倾许之人徒，收亡 隋 之文物。” 宋 文天祥 《跋诚斋＜锦江文稿＞》：“呜呼！庚申一变， 瑞 之文物煨烬十九。” 徐迟 《凤翔》：“精美贵重的文物，几座珍宝馆也陈列不了。” 铜器借谓文化悠久 清 冯桂芬 《重建吴江松陵书院记》：“故数文物之邦，必曰东南。” 太平天囯 洪仁玕 《诛妖檄文》：“将见普天率土，仍是文物华人。”编辑本段现代定义 现在人们多把古代遗留的东西称为文物，但对于究竟什么是文物，尚没有一个明确的定义。现代汉语词典 中国社会科学院语言研究所编辑的《现代汉语词典》中，称文物是：“历史遗留下来的在文化发展史上有价值的东西，如建筑、碑刻、工具、武器、生活器皿和各种艺术品。”《辞海》中对文物的解释是：“遗存在社会上或埋藏在地下的历史文化遗物，一般包括： （1）与重大历史事件、革命运动和重要人物有关的、具有纪念意义和历史价值的建筑物、遗址、纪念物等： （2）具有历史、艺术、科学价值的古文化遗址、古墓群、古建筑、石窟寺、石刻等； （3）各时代有价值的艺术品、工艺美术品； （4）革命文献资料以及具有历史、艺术和科学价值的古旧图书资料； （5）反映各时代社会制度、社会生产、社会生活的代表性实物。法律解释 1982年11月19日，第五届全国人民代表大会常务委员会第25次会议通过的《中华人民共和国文物保护法》第二条，对保护文物的范围作了明确规定：“在中华人民共和国境内，下列具有历史、艺术、科学价值的文物，受国家保护： （一）具有历史、艺术、科学价值的古文化遗址、古墓葬、古建筑、石窟寺和石刻； （二）与重大历史事件、革命运动和著名人物有关的，具有重要纪念意义、教育意义和史料价值的建筑物、遗址、纪念物； （三）历史上各时代珍贵的艺术品、工艺美术品； （四）重要的革命文献资料以及具有历史、艺术、科学价值的手稿、古旧图书资料等； （五）反映历史上各时代、各民族社会制度、社会生产、社会生活的代表性实物。 《文物保护法》第二条同时还规定：“具有科学价值的古脊椎动物化石和古人类化石同文物一样受到国家的保护。” 在《文物保护法》上述规定中，十分明确地指出了国家保护文物的范围。我们认为，国家保护文物的范围，也就是文物所包括的内容。总结 由此，我们可以明确以下几点： 第一，文物一般具有历史、艺术、科学三个方面的价值。具体到每一件文物，不一定都具有三个方面的价值，但至少要具有其中一方面的价值，否则就不能称其为文物。 第二，文物应是重要的、有代表性的实物。不具备这一点，也不宜作为文物保护。 第三，国家保护的文物具有广泛性，应是反映历代社会制度、社会生产、社会生活、文化艺术、科学技术等方面的有代表性的实物。各个方面的文物之间具有广泛和密切的联系。只有全面保护各个方面的文物，才能使文物的价值不受损害。 至此，我们可以对什么是文物作出回答。文物是人类社会活动中遗留下来的具有历史、艺术、科学价值的遗物和遗迹。也可以说，它是历史上物质文化和精神文化的遗存，具有历史、艺术、科学价值，是重要的文化遗产。编辑本段基本概念意义 文物是人类历史发展过程中遗留下来的遗迹。各类文物从不同的侧面反映了各个历史时期人类的社会活动、社会关系、意识形态以及利用自然、改造自然和当时生态环境的状况，是人类宝贵的历史文化遗产。文物的保护管理和科学研究，对于人们认识自己的历史和创造力量，揭示人类社会发展的规律，认识并促进当代和未来社会的发展。文物的保护和管理 文物的保护管理，涉及社会不同职能的各个部门；文物的科学研究，涉及社会科学、自然科学、工程技术科学等领域的多种学科。保护管理和科学研究是相互联系、相互促进。因此，文物的保护管理和科学研究，是一项系统的综合性的科学。文物发展史 在中国，“文物”二字联系在一起使用，始见于《左传》。《左传·桓公二年》记载:“夫德，俭而有度，登降有数，文物以纪之，声明以发之；以临照百官，百官于是乎戒惧而不敢易纪律 玉器。”之后，《后汉书·南匈奴传》有：“制衣裳，备文物。”以上所说的“文、物”原是指当时的礼乐典章制度，与现代所指文物的涵义不同。到唐代，骆宾王诗：“文物俄迁谢，英灵有盛衰”，杜牧诗：“六朝文物草连天，天淡云闲今古同”。这里所指的“文物”，其涵义已接近于现代所指文物的涵义，所指已是前代遗物了。北宋中叶 (11世纪)，以青铜器、石刻为主要研究对象的金石学兴起，以后又逐渐扩大到研究其他各种古代器物，把这些器物统称之为“古器物”或“古物”。在明代和清初比较普遍使用的名称是“古董”或“骨董”。到清乾隆年间 (18世纪) 又开始使用“古玩”一词。这些不同的名称，涵义基本相同，但在很多场合，古董、骨董和古玩，是指书画、碑帖以外的古器物。 中华民国时期，古物的概念和包括的内容比过去广泛。1930年 (民国十九年) 国民政府颁布的《古物保存法》明确规定：“本法所称古物是指与考古学历史学古生物学及其他与文化有关之一切古物而言。”说明其概念已远远超出过去所称“古物”、“古董”的范围。 20世纪30年代中，“文物”一词又重被使用。1935年北平市政府编辑出版了《旧都文物略》，同年成立了专门负责研究、 修整古代建筑的 “北平文物整理委员会”。这里“文物”的概念已包括了不可移动 的文物。编辑本段基本特征 目前，各个国家对文物的称谓并不一致，其所指涵义和范围也不尽相同，因而迄今尚未形成一个对文物共同确认的统一定义。特征 文物是指具体的物质遗存，它的基本特征是：第一，必须是由人类创造的，或者是与人类活动有关的；第二，必须是已经成为历史的过去，不可能再重新创造的。 当代中国根据文物的特征，结合中国保存文物的具体情况，把“文物”一词作为人类社会历史发展进程中遗留下来的、由人类创造或者与人类活动有关的一切有价值的物质遗存的总称。词典释义 文物（wén wù ）： 遗存在社会上或埋藏在地下的人类文化遗物。包括具有历史、艺术、科学价值的文化遗址、墓葬、建筑和碑刻；各时代珍贵的艺术品、工艺美术品以及生活用品；重要的文献资料以及具有史料价值的手稿、古旧图书；反映各时代社会制度、社会生产、社会生活的代表性实物。编辑本段文物定级标准文物学 文物是重要的历史文化遗产，是历史的见证。中国是文明古国，历史悠久，文化灿烂，文物丰富多彩。自古以来，中国就十分重视对文物的研究，以不同种类的文物为研究对象，逐渐形成了金石学、古器物学、甲骨学、敦煌学等。从这个意义上说，文物学在中国是一门古老的学科。从这个意义上说，文物学在中国是一门古老的学科。然而，从现代意义上讲，文物学在中国又是一门年轻的学科，它的研究起步较晚。20世纪70年代末，我和一些专家就建立文物学科学问题进行了探讨。在长期的文物考古专业工作，以及文物保护、管理工作中，我有机会接触各类文物，并在此过程种积极主动地向专家学者和广大文物考古工作者学习，从而更迫切地感到应该建立文物科学，以指导文物研究、文物工作和文物事业地发展、充分发挥文物的作用。 李晓东，1936年生，山西芮城人。1961年北京大学历史系考古专业毕业。长期从事文物考古研究与文物保护、管理工作。研究员。曾任河北省文物事业管理局局长、国家文物局巡视员和综合财务司负责人等职，现任中国文物学会副会长。主要著作《文物学》。一级文物定级标准 （一）反映中国各个历史时期的生产关系及其经济制度、政治制度，以及有关社会历史发展的特别重要的代表性文物； （二）反映历代生产力的发展、生产技术的进步和科学发明创造的特别重要的代表性文物； （三）反映各民族社会历史发展和促进民族团结、维护祖国统一的特别重要的代表性文物； （四）反映历代劳动人民反抗剥削、压迫和著名起义领袖的特别重要的代表性文物； （五）反映历代中外关系和在政治、经济、军事、科技、教育、文化、艺术、宗教、卫生、体育等方面相互交流的特别重要的代表性文物； （六）反映中华民族抗御外侮，反抗侵略的历史事件和重要历史人物的特别重要的代表性文物； （七）反映历代著名的思想家、政治家、军事家、科学家、发明家、教育家、文学家、艺术家等特别重要的代表性文物，著名工匠的特别重要的代表性作品； （八）反映各民族生活习俗、文化艺术、工艺美术、宗教信仰的具有特别重要价值的代表性文物； （九）中国古旧图书中具有特别重要价值的代表性的善本； （十）反映有关国际共产主义运动中的重大事件和杰出领袖人物的革命实践活动，以及为中国革命做出重大贡献的国际主义战士的特别重要的代表性文物； （十一）与中国近代（1840－1949）历史上的重大事件、重要人物、著名烈士、著名英雄模范有关的特别重要的代表性文物； （十二）与中华人民共和国成立以来的重大历史事件、重大建设成就、重要领袖人物、著名烈士、著名英雄模范有关的特别重要的代表性文物； （十三）与中国共产党和近代其他各党派、团体的重大事件，重要人物、爱国侨胞及其他社会知名人士有关的特别重要的代表性文物； （十四）其他具有特别重要历史、艺术、科学价值的代表性文物。二级文物定级标准 （一）反映中国各个历史时期的生产力和生产关系及其经济制度、政治制度，以及有关社会历史发展的具有重要价值的文物； （二）反映一个地区、一个民族或某一个时代的具有重要价值的文物； （三）反映某一历史人物、历史事件或对研究某一历史问题有重要价值的文物； （四）反映某种考古学文化类型和文化特征，能说明某一历史问题的成组文物； （五）历史、艺术、科学价值一般，但材质贵重的文物； （六）反映各地区、各民族的重要民俗文物； 青铜器（七）历代著名艺术家或著名工匠的重要作品； （八）古旧图书中有具有重要价值的善本； （九）反映中国近代（1840－1949）历史上的重大事件、重要人物、著名烈士、著名英雄模范的具有重要价值的文物； （十）反映中华人民共和国成立以来的重大历史事件、重大建设成就、重要领袖人物、著名烈士、著名英雄模范的具有重要价值的文物； （十一）反映中国共产党和近代其他各党派、团体的重大事件，重要人物、爱国侨胞及其他社会知名人士的具有重要价值的文物； （十二）其他具有重要历史、艺术、科学价值的文物。三级文物定级标准 （一）反映中国各个历史时期的生产力和生产关系及其经济制度、政治制度，以及有关社会历史发展的比较重要的文物； （二）反映一个地区、一个民族或某一时代的具有比较重要价值的文物； （三）反映某一历史事件或人物，对研究某一历史问题有比较重要价值的文物； （四）反映某种考古学文化类型和文化特征的具有比较重要价值的文物； （五）具有比较重要价值的民族、民俗文物； （六）某一历史时期艺术水平和工艺水平较高，但有损伤的作品； （七）古旧图书中具有比较重要价值的善本； （八）反映中国近代（1840－1949）历史上的重大事件、重要人物、著名烈士、著名英雄模范的具有比较重要价值的文物； （九）反映中华人民共和国成立以来的重大历史事件、重大建设成就、重要领袖人物、著名烈士、著名英雄模范的具有比较重要价值的文物； （十）反映中国共产党和近代其他各党派、团体的重大事件，重要人物、爱国侨胞及其他社会知名人士的具有比较重要价值的文物； （十一）其它具有比较重要的历史、艺术、科学价值的文物。一般文物定级标准 （一）反映中国各个历史时期的生产力和生产关系及其经济制度、政治制度，以及有关社会历史发展的具有一定价值的文物； （二）具有一定价值的民族、民俗文物； （三）反映某一历史事件、历史人物，具有一定价值的文物； （四）具有一定价值的古旧图书、资料等； （五）具有一定价值的历代生产、生活用具等； （六）具有一定价值的历代艺术品、工艺品等； （七）其他具有一定历史、艺术、科学价值的文物。 五、博物馆、文物单位等有关文物收藏机构，均可用本标准对其文物藏品鉴选和定级。社会上其他散存的文物，需要定级时，可照此执行。 六、本标准由国家文物局负责解释。
化学角度解释文物腐蚀原理：1．金属文物的腐蚀金属文物包括金、银、铜、铁、锡、铅的器皿，大气对它们的腐蚀与大气的成分有关。主要的腐蚀物有硫化物，SO2、SO3、H2S等；氮化物，NO、NO2、NH3、HNO3；氯化物，Cl2、HCl，有机氯化物等。这些因素作用于文物，腐蚀的速度决定于各地域、各时期的湿度、温度、降雨量、日照量等，一般地，在文物上肉眼可见液膜的称为湿大气腐蚀；肉眼难见液膜的称为潮大气腐蚀；无液膜的腐蚀称为干燥大气腐蚀。大气腐蚀的实质是化学腐蚀和微电池腐蚀，最为厉害的当数湿大气腐蚀。埋藏于土壤中的金属文物腐蚀取决于土壤的特性，土壤的多相性、毛细管多孔性、不均匀性和相对固定性等特性，文物在土壤中主要是构成宏电池腐蚀。2、无机非金属文物的腐蚀石刻、石雕、石窟寺、陶、瓷、玉器、壁画、泥塑及土遗址等都属无机非金属材质。其腐蚀形式主要是风化、缝隙腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀。风化指晶体性物在大气中逐渐失水、变质、分解、碎裂；缝隙腐蚀指异物或结构的原因使文物产生缝隙，缝内溶液中有关离子无法迁移、扩散而造成的腐蚀；孔蚀与缝隙腐蚀相似，孔内或斑点内溶液中离子无法迁移而致。其结果小孔不断推进，文物碎裂；晶间腐蚀指不同非金属材料晶界区发生的变化，通常表现为对湿度、温度的不同传导而产生的物理性能变化。如南方常年气候暧、湿，石刻表面易生长地衣苔藓，加上根的劈裂，发生化学腐蚀和生物风化；各种不同程度的酸雨和孔隙水、毛细水、凝结水中溶解的CO2、SO2、O2、NO2等使石刻表面剥蚀，表面的纹、图似粉、片、粒等小物体脱落。3、有机质文物的腐蚀有机质文物包括纸品、纺织品、竹木漆器以及皮革、骨片和建筑物等等。其腐蚀包括生物腐蚀、化学腐蚀和光解腐蚀。有机质文物主要成分是纤维、蛋白，吸水潮湿滋生细菌，使纤维、蛋白被细菌降解为小分子物质，从而破坏文物的纹、色、材质，表现得糟朽，这就是生物腐蚀。化学腐蚀与有机质的吸水性极有关系，由于纤维、蛋白中羟基、羰基、肽键等的极性而吸附水溶胀，同时，无机离子、酸、碱、盐更方便地溶解吸附于其中，使纤维、蛋白随时间而老化、分解。如纤维的吸水、溶胀过程。二、化学角度保护文物：金、银、铜器皿随其腐蚀不同而采用不同的保护方法。金器一般只用2%NaOH或1%HNO3清洗表面的石灰质、沉积物，对鎏金金器则用酒石酸钾溶液溶去内层浮起锈，浮起严重者必须在显微镜下手工剔出。银器锈斑中有AgCl、Ag2O、Ag2S等。严重黑膜者用软布蘸CaCO3—水浆或NH3·H2O—C2H5OH、稀Na2S2O3等擦洗。然后，用浸过10%Pb(OAc)2的绢绸隔绝空气保存在室温下，无H2S、O3的环境中。石刻、石雕、壁画等非金属文物的保护主要是及时修复受损的纹、字、画等，恢复文物的原貌。然后，涂上防紫外线的保护膜，多用不饱和聚酯树脂。对已受损、开裂的文物应该用树脂粘合、加固。如聚甲基丙烯酸树脂、聚醋酸乙烯酯乳液、聚乙烯醇缩丁醛乳液等。扩展资料：保护文物的意义： 文物是人类在历史发展过程中遗留下来的遗物、遗迹。各类文物从不同的侧面反映了各个历史时期人类的社会活动、社会关系、意识形态以及利用自然、改造自然和当时生态环境的状况，是人类宝贵的历史文化遗产。文物的保护管理和科学研究，对于人们认识自己的历史和创造力量，揭示人类社会发展的客观规律，认识并促进当代和未来社会的发展，具有重要的意义。
我们生活当中的很多的材料和用品都是经过一定的技术加工而成的，而它们的原型也是各不相同的。比较常见的材料有金属物质、非金属物质、有机金属物质以及无机的技术材料等，它们通过一定的技术着实给我们的生活和工作带去了很大的便利，其中无机非金属材料是发挥的比较快的一种材料，它在市面上也具有着很不错的市场竞争力，种类也处于不断增加的状态。 (一)新型无机非金属材料的基本性能 着一大类的新型无机非金属材料具有着比较强的使用性能，所以在市面上可以看到它的不同的产品形式。它的沸点是比较特别的，大多数情况下都属于是混合物的沸点，而且它不溶于水，也没有固定的密度值和固定的外形，此外它的抗腐蚀的能力、抗氧化的能力和抗摩擦的能力也是很强的这在很大的程度上也决定了这种材料加工的多样性，五星当中也增加了这种新型材料的发展潜力。 (二)新型无机非金属材料应用的领域 1 工业领域：这种新型的无机非金属材料原来仅仅是生产一些比较常用的建筑基础材料，比如说水泥等，但是随着技术的不断进步新型材料的不断增加，在工业的领域里面出现了很多的具有着非常不错适应性和具有着特殊作用的材料，比如说先进的陶瓷、无机涂层、无机纤维等材料。 2 现代国防领域：因为这种新型的无机非金属材料具有着不一般的晶体结构，而且它没有固定的电子，所以它的化学性能是比较特殊的。同时它的导热性、隔热性、透光性都在很大的程度上使得它在国防领域发挥着重要的作用，比如说武器的制造以及监测设备的发明等。 3 生物医药学领域：正是因为这种材料具有着很不错的稳定性，所以它被大量的加工成医学领域的仪器、器皿以及一些实验的工具等，有的时候它还能够帮助到病人进行康复的训练，随着技术的不断进步，如今它在这一领域的地位也处于不断上升的状态。 新型的非金属材料和传统的非金属材料相比具有着很不错的性能，也有着很大的进步，同时和其他的产品相比也具有着很不错的竞争能力，这是新型无机非金属材料发展的如此之快的重要原因，也是它继续发展的重要的动力。
碳纤维作为一种高性能纤维,因具有比强度高、比模量高、热膨胀系数小、摩擦系数低、耐低温性能良好等特性而成为近年来树脂基复合材料最重要的增强材料,被广泛应用在航空航天构件和体育用品中。复合材料性能不仅与增强体和基体的性能有关,而且与增强体和基体的界面粘接强度也有很大关系。良好的界面结合能有效地传递载荷,提高复合材料的力学性能。碳纤维表面呈惰性,比表面积小,边缘活性碳原子少,表面能低和树脂浸润性及两相界面粘结性差,复合材料层间剪切强度低。航空业和建筑加固业目前应用较为广泛。
高性能纤维性能分析【摘要】分析了碳纤维、超高强聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑 (POB)纤维和 M5 纤维等高性能纤维的重要特性以及它们的应用状况。 【关键词】高性能纤维;先进复合材料;分子结构;重要特性;应用 [中图分类号]TS102，528 [文献标识码]A [文章编号]1002-3348（2005）01-0054-04 高性能纤维 (High-Performance Fibers)是从 20 世纪 60 年代开始研发并推广的纤维材 料， 它的出现使传统纺织工业产生了巨大变革。 所谓高性能纤维是指有高的拉伸强度和压缩 3 强度、耐磨擦、高的耐破坏力、低比重(g/m )等优良物性的纤维材料，它是近年来纤维高分 子材料领域中发展迅速的一类特种纤维。 高性能纤维可用于防弹服、 蹦床布等特种织物的加 工及纤维复合材料中的加固材料，其发展涉及许多不同的领域。本文分析和比较了碳纤维、 超高强聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维、M5 纤维等高性能 纤维的特性以及它们的应用状况。 1 高性能纤维 1·1 高性能纤维分类 无机纤维:碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维等。 有机纤维:超高强聚乙烯纤维(HPPE)、芳香族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑(PBO) 纤维、M5 纤维等。 1·2 碳纤维 碳纤维的生产始于 20 世纪 60 年代末 70 年代初， 由有机纤维如腈纶(PAN)纤维、 粘胶纤 维或沥青纤维经预氧化、 炭化和石墨化加工而成。 碳纤维的石墨六方晶体结构决定了其强度 大、模量高等优良性能，如日本东丽公司生产的 T-400 碳纤维，拉伸强度可达 2GPa，断 裂伸长率为 5%。碳纤维不燃烧，化学性能稳定，不受酸、盐等溶媒侵蚀。 1·3 超高强聚乙烯纤维 高强高模聚乙烯在 20 世纪 70 年代出现， 具有超高分子量， 高取向度， 且分子间距很近， 3 使纤维具备高强高模的特征， 其密度具有 97g/cm ， 是唯--能浮在水面上的高强高模纤维。 除此之外，其他机械性能亦比较突出，如良好的韧性和耐疲劳性能，耐高速冲击性等。 1·4 芳香族聚酰胺纤维 20 世纪 70 年代，人们开始从事液晶态纺丝技术的研究，用于纺制高性能纤维，与普通 纺丝的分子结构截然不同，液晶态纺丝时形成的分子链只有刚棒状高取向的有序结构。 图 1 液态高聚物分子的构型示意图 (a)为典型普通大分子，为无规则线团;(b)为刚性大分子， 在没有良好侧向作用和导向情况下的状态;(c)为无规的棒状 液晶;(d)为向列型液晶 芳香族聚酰胺是最为人所熟知的，通过液晶纺丝纺制的高性能纤维，如 Kevlar(聚对苯 二甲酰对苯二胺纤维)、 Twaron(聚对苯二甲酰间苯二胺纤维)、 Technora(聚对苯二甲酰对苯 二胺纤维)等，如图 3 所示，为芳香族聚酰胺高结晶和高取向分子结构。这类纤维性能比较 均衡，具有高强伸性能， 高韧性、耐腐蚀、耐冲击、较好的热稳定性，不导电，除了强酸和强碱外，具有较强的抗化 学性能。 图 3 芳香族聚酰胺晶体结构图 聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维 1998 年国际产业纤维展览会上，日本东洋纺展出了商品名为 Zylon 的 PBO 纤维，其化 学名为聚对苯撑苯并双恶唑，化学结构为: 1·5 PBO 纤维采用液晶纺丝法纺丝，由苯环和苯杂环组成的刚棒状分子结构以及分子链的高 取向度， 决定了它的优良性能。 PBO 初纺普通丝(AS 丝-标准型)就具有 5N/tex 以上的强度 和 84N/tex 以上弹性模量， 经热处理后可得到强度不变、 模量达 4N/tex 的高模量丝 (HM 丝-高模量型)。PBO 作为一种新型高性能纤维，具有高强度、高模量、耐热性、阻燃性 4 大特点，其强度与模量相当于 Kevlar (凯夫拉)的 2 倍，限氧指数(L01)为 68，热分解温 度高达 650℃，在有机纤维中为最高，被认为是目前具有最高耐热性能的有机材料之一。 表 1 PBO 纤维的性能 性能 PBO 一 AS PBO—HM 密度(g/cm3) 54 56 抗拉强度(GPa) 8 8 拉伸模量(GPa) 180 280 断裂延伸率(%) 5 5 热分解温度(℃) 650 650 L01(%) 68 68 表 2 PBO 纤维与其他纤维的主要性能比较 性能 PBO-HM Kevlar-49 宇航级碳纤维 密度(g/cm ) 纤维直径(?m) 抗拉强度(Gpa) 拉伸模量(CPa) 断裂延伸率(%) 3 56 24 8 280 5 45 12 2 115 0 80 6 58 230 5 热分解温度(℃) 650 550 一 1·6 M5 纤维 PBO 纤维推出的几年后，阿克卓·诺贝尔(Akzo Nobel)公司开发了一种新型液晶芳族杂 环聚合物:聚[2,5-二烃基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]，简称 "M5"或 PlPD，化学结构为: M5 纤维的结构与 PBO 分子相似——刚棒结构。 M5 分子链的方向上存在大量的-OH 和-NH 在 基团，容易形成强的氢键。如图 4 所示，与芳香族聚酰胺晶体结构不同，M5 在分子内与分 子间都有氢键存在，形成了氢键结合网络。 图 4 为 M5 纤维沿分子链轴方向的晶体结构，虚线为氢键。 图 4 M5 晶体结构 比较图 3 与图 4 可以清楚地看出，M5 大分子所形成的双向氢键结合的网络，类似一个 蜂窝。这种结构加固了分子链间的横向作用，使 M5 纤维具有良好的压缩与剪切特性，压缩 和扭曲性能为目前所有聚合物纤维之最。 2 高性能纤维特性分析比较 碳纤维石墨层面上碳-碳共价交键的存在，使作用于碳纤维上的应力，从一个石墨层转 移到相邻层面， 这些共价交键保证了碳纤维具有高的拉伸模量和压缩强度。 但这些共价键为 纯弹性键，一旦被打破，不可复原，即不显示任何屈服行为。所以碳纤维受力时，应力-应 变曲线是线性关系，纤维断裂是突然发生的。 有机纤维的性能取决于分子结构、分子链内键及分子链间结合键。如前所述，超高强聚 乙烯纤维、PBO 纤维都具有优良的性能，但由于超高强聚乙烯纤维大分子链间的结合键为弱 的范德华键，使其纤维易产生蠕变，压缩强力较低，另外超高强聚乙烯纤维耐热性和表面粘 合性有限，因而不适合用作加固纤维。而 PBO 纤维也因大分子链间没有形成氢键结合、作用 力较弱，使得其压缩和扭曲性能较低，加之纤维表面惰性强，与树脂的结合能力较差，在复 合材料成型过程中，有明显的界面层，从而影响也限制了 PBO 的应用。 芳香族聚酰胺纤维高结晶度、高取向度的分子结构，使其具有高强伸性能，也是由于大 分子链间弱的作用力 (范德华键)，造成大分子链间剪切模量及压缩强度低。芳香族聚酰胺 纤维由氢键结合成的薄片状结构在受压缩载荷作用时易塑性变形， 薄片相对容易断开， 在严 重过载时会出现原纤化，最终导致压缩失效。 分子链间结合键以 M5 比较理想， M5 大分子间和大分子内的 N-H-O 和 O-H-N 的双向氢 在 键结构，是其具有高抗压性能的原因所在，热处理后的 M5 纤维，拉伸模量可达 360GPa，拉 伸强度超过 4GPa，剪切模量和抗压强度可达 7GPa 和 7GPa。此外 M5 而大分子链上含有羟 基，使它与树脂基体的粘结性能优良，采用 M5 纤维加工复合材料产品时，无需添加任何特 殊的粘合促进剂，且具有优良的耐冲击和耐破坏性。有资料显示，以 M5 为加固纤维的复合 材料，在压缩过载的情况下，测试样品仍能继续承受显著的(压缩)载荷，与之相比，碳纤复 合材料会粉碎，而芳香族聚酰胺复合材料则会被挤成纤丝状薄片(原纤化)。如图 5、图 6 分 别为一个碳纤维和一个 MS 纤维复合材料的失效测试条，显示了脆性与韧性失效之间的明显 差异。此外，M5 纤维的刚棒结构又决定了它有高的耐热性和高的热稳定性，空气中热分解 温度达到了 530℃，超过了芳香族聚酰胺纤维，与 PBO 接近，极限氧指数（LOI）为 59，在 阻燃性方面也优于芳纶。 图 5 碳纤维复合材料测试条的失败 图 6 M5 纤维料测试条的失败 表 1 为几种高性能纤维力学及物理特性。 表 1 高性能纤维的力学和物理特性 特性 高 强 度 超高强聚 高 模 量 芳 香 族 高 模 量 高模量 M5 纤 碳纤维 乙烯纤维 聚酰胺纤维 PBO 纤维 维（实验值） 抗拉强度(GPa) 伸长率(%) 拉伸模量(GPa) 压缩强度(GPa) 压缩应变(%) 密度(克/cm ) 标准回潮率(%) 限氧指数（LOI） 3 58 5 230 10 90 80 0 一 43 0 0 一 一 97 一 一 2 0 115 58 50 45 5 29 8 5 280 40 15 56 6 68 0 5 330 70 50 70 0 59 空气中热老化起 800 150 450 550 530 始温度(℃) 从表 1 看，M5 纤维的各种性能指标都接近或超过其它高性能纤维，为综合性能优良的 高性能纤维。 3 应用与前景 目前超高强聚乙烯纤维的应用主要是加工防弹用特种织物、防弹板、渔业用绳网、极低 温绝缘材料、混凝土补强加固用试验片材、光缆补强材料、降落伞绳带、汽车保险杠等。芳 香族聚酰胺纤维常见的品种 Kevlar、Twaron、Technora 纤维等，主要应用有作为复合材料 的增强体、渔业工业等用绳网、防弹服、防弹板、头盔、混凝土补强材料等。碳纤维的优良 特性使其广泛用于航空、航天、军工、体育休闲等结构材料，应用于宇宙机械、电波望远镜 和各种成型品，还有直升飞机的叶片、飞机刹车片和绝热材料、密封填料和滤材、电磁波屏 蔽材料、防静电材料、医学材料等。PBO 纤维从问世以来就受到人们的关注，其应用主要有 防冲击方面的加固补强材料、复合材料中的加固材料，用于防护的防弹服、防弹头盔、消防 服、高性能及耐高温传动带、轮胎帘子线、光纤电缆承载部分、架桥用缆绳、耐热垫材等。 与各种高性能纤维相比，M5 纤维的综合性能更优越，这使得它的应用领域更广泛。尤 其是 M5 纤维的抗冲击力和耐破坏性，使它在制造经济、高效的结构材料方面有广阔的应用 前景，如应用于航空航天等高科技领域，在高性能纤维增强复合材料中 M5 也具有很强的竞 争力。当前 M5 纤维的研究比较活跃，随着研究的深人，其性能和应用将得到不断的提高和 拓展。 高性能纤维的不断创新是高性能产业用纺织品及复合材料用纤维领域的重要进步， 随着 世界高新技术、纤维合成与纺丝工艺的发展，以及军事、航空航天、海洋开发、产业应用的 迫切需要，高性能纤维的开发与应用前景将更为广阔。新型高性能纤维M5的研究与应用摘要:本文介绍了一种新型液晶芳族杂环聚合物,聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑){poly[2,6-diimidazo(4,5-b:4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen],PIPD}纤维(简称M5)简述了M5纤维的制作方法,M5纤维特殊的分子结构特征,并通过与其它高性能纤维的比较,阐述了M5纤维优良的性能,特别是其良好的压缩与剪切特性除此之外,M5纤维的高极性还使其更容易与各种树脂基体粘接,这使M5纤维的综合机械性能比目前其它高性能纤维都好文中还展望了M5纤维的应用前景前言近年来,随着对有机高性能纤维的不断深入研究,在刚性高性能纤维领域已经取得了很大的进展但大多数高性能纤维,因分子间结合力的薄弱而导致某些力学性能上的不足,如PBO纤维大分子链间较弱的结合力,使其压缩和扭曲性能较差纤维材料的压缩性能,主要取决于纤维大分子之间的相互作用程度[1,2]通常纤维扭转模量可作维表征大分子之间相互作用程度的一个量度因此,如何增强大分子链之间的相互作用,已成为进一步强化刚性聚合物纤维力学性能的一个重要问题作为Akzo-Nobel实验室的研究成果,一种新型的高性能纤维,即著称的M5已经被研究出来聚合物是聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑){poly[2,6-diimidazo(4,5-b:4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen],PIPD}纤维(简称M5)[3]由于M5纤维沿纤维径向即大分子之间存在特殊的氢键网络结构,所以M5纤维不仅具有类似PBO纤维的优异抗张性能,而且还显示出优于PBO纤维的抗压缩性能1高性能纤维M1 单体的选择及M5的合成[4]在M5聚合物的制备过程中,其关键步骤是单体2,3,5,6-四氨基吡啶(2,3,5,6-tertraaminopyridine,TAP))的合成TAP可由2,6-二氨基吡啶(2,6diaminopyridine,DAP)经硝化还原后制成,反应方程式如下所示:在M5的合成过程中,TAP需经盐酸化处理并以盐酸盐形式参与聚合反应若TAP直接以磷酸盐的形式参与反应,不但可以避免盐酸腐蚀作用,还可以加快聚合反应速度,但却易发生氧化作用另一单体2,5-二羟基对苯二甲酸(2,5-Dihydroxyterephthalicacid,DHTA)的合成也是制备M5聚合物的重要环节,可由2,5-二羟基对苯二甲酸二甲酯(2,5-dihydroxy-1,4-dimethylterephthalate,DDTA)水解后制得,反应方程式如下所示:M5纤维的聚合过程与聚对苯撑苯并二恶唑(poly(p-phenylenebenzobisoxazole),PBO)相似,可将TAP和DHTA两种单体按一定的等当比同时加入到聚合介质多聚磷酸(polyphosphoric acid,PPA)中,脱除HCI后逐渐升温至180℃,反应24h,得到M5聚合物,反应方程式如下所示:2 M5的分子结构特征及聚合物的聚集态结构1 M5的分子结构特征M5纤维在分子链的方向上存在着大量的-OH和-NH基团,容易在分子间和分子内形成强烈的氢键因此,其压缩和扭曲性能为目前所有聚合物纤维之最M5纤维的刚棒状分子结构特点决定了M5纤维具有较高的耐热性由于M5大分子链上含有羟基,M5纤维的高极性使其能更容易与各种树脂基体粘接图1热处理后PIPD-HT单斜晶胞的双向氢键网络晶体结构示意图[5]图2热处理后PIPD单斜晶胞沿C轴的分子结构示意图[5]图1和图2都显示了热处理后PIPD纤维的微观二维结构,即在大分子间和大分子内分别形成了N-H-O和O-H-N的氢键结构,这种双向氢键的网络结构正是M5纤维具有高抗压缩性能的原因在图1 热处理后PIPD-HT单斜晶胞的双向氢键网络晶体结构示意图图2 热处理后PIPD单斜晶胞沿C轴的分子结构示意图2 M5的聚集态结构图3 PIPD-AS沿C轴方向的分子结构示意图如图3所示,为含有21%左右水分子的PIPD-AS纤维的结晶结构由于PIPD-AS纤维中存在着大量的水,因而使得PIPD-AS纤维有很大的质量热容,而且具有良好的耐燃性能表2和表3所列出的实验结果也证实了这一结论[16,19]如图4所示,为不同热处理温度的PIPD-AS纤维WAXD图[16]从图4可以看出,PIPD-AS纤维在热处理过程中晶体中的水分被脱出,变成无水聚合物晶体,从而在垂直于纤维方向的平面内形成二维氢键网状结构有实验表明,经过热处理后PIPD纤维的结晶度和取向度都有很大的提高图4 不同热处理温度的PIPD-AS纤维WAXD图Klop EA等[22]通过PIPD晶体结构的X射线衍射实验研究发现,因PIPD试样的处理温度不同,在PIPD的分子内部可出现不同形式的结晶结构—单斜结晶晶胞和三斜结晶晶胞(如图5和图6所示)单斜和三斜的晶胞参数分别为:单斜结晶: a=49 ,b=48 ,c=01 ,=90°,=107°,=90°三斜结晶:a=68 ,b=48 ,c=02 ,=84,=110°,=107°Takahashi等[20,21]采用中子方法测得的PIPD-HT晶胞参数为:a=33 ,b=462 ,c=16 ,=84°,=4°,空间结构为P21/,单斜晶胞区别于三斜晶胞的不同之处在于,三斜晶胞的氢键网络结构仅仅是靠沿对角线平面的大分子连接的,而单斜晶胞可在垂直于纤维方向的平面内形成了二维氢键网络结构,显然这种二维氢键网络结构,使得M5具有其它高性能纤维所无法比拟的高剪切强度,剪切模量和压缩强度图5 PIPD单斜晶胞在ab面和ac面上的投影 图6 PIPD三斜晶胞在ab面上的投影3 M5纤维的纺丝工艺[9,16]1 M5纤维的成形M5纤维的纺丝是将质量分数为18~20%左右的PIPD/PPA纺丝浆液(聚合物的MW为0×104~5×105)进行干喷湿纺,空气层的高度为5-15cm,纺丝温度为180℃,以水或多聚磷酸水溶液为凝固剂,可制成PIPD的初生纤维其中,实验用喷丝孔直径范围为65-200 m,喷头拉伸比取决于喷丝空的直径,可达70倍,所得纤维直径为8-14 所得M5的初生纤维需在热水中进行水洗,以除去附着在纤维表面的溶剂PPA,并进行干燥图7 M5纤维的热处理示意图2 M5纤维的热处理为了进一步提高初生纤维取向度和模量,对初生纤维在一定的预张力下进行热处理,如图7所示在这一过程中,M5纤维取向度将伴随着由其分子结构的改变引起的剪切模量的增加而增大对M5初生纤维进行热处理能够改善纤维的微观结构,从而提高纤维的综合性能M5初生纤维再进一步用热水洗涤除去残留的多聚磷酸水溶液(PPA)和干燥后,在氮气环境下于400℃以上进行大约20s的定张力热处理,最终可得到高强度,高模量的M5纤维在此需要特别指出的是,如果热处理温度过低或处理时间过短,则PIPD-AS和PIPD-HT的转变是可逆的因此,热处理温度与热处理时间对M5纤维的模量影响很大4 M5纤维的性能1 力学性能图8 PIPD-AS和PIPD-HT纤维的应力-应变曲线图如图8所示,热处理后的PIPD纤维同PIPD的初生纤维相比较,二者的力学性能截然不同,PIPD-AS纤维存在屈服,而PIPD-HT纤维不存在这种现象Lammwers M[18]等研究发现,经过200℃热处理的初生纤维压缩强度由原来的7Gpa提高到7Gpa,而经过400℃热处理的初生纤维压缩强度由原来的7Gpa提高到1G显然对于PIPD的初生纤维来讲,并非热处理温度越高越好通过用偏光显微镜观察发现:在400℃热处理的纤维中存在裂纹,这可能是导致压缩强度下降的原因,因此,热处理温度不宜太高表1[9-14]给出了几种高性能纤维的力学性能和其它性能的对比数据,其中的力学性能包括拉伸强度,断裂伸长,模量以及抗压缩强度等与其它3种纤维相比,M5的抗断裂强度稍低于PBO,远远高于芳纶(PPTA)和碳纤维,其断后延伸率为4%;与其它高性能纤维相比,M5纤维的模量是最高的,达到了350GPa;M5的压缩强度低于碳纤维,但却远远高于Twaron-HM纤维和PBO纤维,这归因于M5的二维分子结构[17]表1 M5纤维与其它高性能纤维的比较纤维拉伸强独/Gpa断裂伸长/%初始模量/ Gpa压缩强度/ Gpa压缩应变/ %密度/(-3)回潮率/%Twaron-HM5C-HS0PBO6M0纤维空气中的热稳定性/℃LOI/%电导性抗冲击性抗破坏性编制性能耐紫外性Twaron-HM45029-++++-C-HS800N/A++------++PBO55068-++N/A+/---M5530>50-+++++++M5纤维特殊的分子结构,使其除具有高强和高模外,还具有良好的压缩与剪切特性,剪切模量和压缩强度分别可达7GPa和6GPa,优于PBO纤维和芳香族聚酰胺纤维,在目前所有聚合物纤维中最高图9 M5纤维的轴向压缩SEM图一般来讲,当高性能纤维受到来自外界的轴向压缩力时,其纤维内部的分子链取向会因轴向压缩力的存在而发生改变,即沿着纤维轴向出现变形带结构而对M5纤维来讲只有当这种轴向压缩力很大时才会出现这种结构[11]如图9所示,当M5纤维受到外界的轴向压缩力时,压缩变形后的M5纤维中也会出现一条变形带结构,但与其它高性能纤维(如PBO)相比较,M5纤维的变形程度要小很多2 阻燃性能表2 PIPD-AS和PIPD-HT纤维耐燃性能的重要参数[5]试样PHRR①(kWm-2)TTI②(s)SEA③FPI④(sm2kW-1)残留量(%)PIPD-AS76061PIPD-HT89062PBO-HM17072T09811N08724PVC05515注:①热量释放最大速率(PHRR);②引燃时间(TTI);③比消光面积(SEA);④耐燃性能指数(FPI)表2所列数据是热量计热流为75kW/m2时测得的,也就是在试样表面温度为890℃左右时测得的值纤维试样放在一块1cm2的线网上试样原始重量在3g-5g之间从表2可以看出,PIPD-AS纤维热量释放最大速率(PHRR)为7kWm-2,也就是说单位时间内PIPD-AS释放出最小的热量,与其它高聚物相比是一种较好的阻燃剂用材料PIPD-AS纤维的点燃时间最长为77s,远高于Nomex纤维SEA是用来衡量单位物质燃烧时产生的烟雾量,PIPD-AS纤维达到了224m3/kg,而Nomex纤维为38670m3/kg,二者相比PIPD-AS纤维的SEA值远低于Nomex纤维,说明PIPD-AS纤维燃烧时产生的烟雾量要远少于Nomex纤维同表2中的其它高聚物相比,PIPD-AS纤维的耐燃性能指数(FPI)最高为76sm2kW-从表2中各项耐燃性能参数可以看出PIPD纤维在耐燃性方面,要好于其它高性能纤维,即PIPD纤维在耐燃性方面将具有较好多应用前景M5纤维的刚棒状分子结构决定了它具有较高的耐热性和热稳定性从表2中可以看出,PIPD-HT纤维具有与聚对苯亚基苯并双嗯哇(PBO)纤维相似的FPI值,但它在燃烧过程中更不容易产生烟M5在空气中的热分解温度为530℃,超过了芳香族聚酰胺纤维,与PBO纤维接近M5纤维的极限氧指数(LOI)值超过50,不熔融,不燃烧,具有良好的耐热性和稳定性[7]3 界面粘合性能与PBO,聚乙烯或芳香族聚酰胺纤维相比,由于M5大分子链上含有羟基,M5纤维的高极性使其能更容易与各种树脂基体粘接采用M5纤维加工复合材料产品时,无需添加任何特殊的粘合促进剂M5纤维在与各种环氧树脂,不饱和聚酯和乙烯基树脂复合成形过程中,不会出现界面层,且具有优良的耐冲击和耐破坏性[6,8]4 热力学性能图10 四种不同含水量M5纤维的DSC扫描图图10为MGNoRTHoLIT[19]等用SetaramC80D热量计测得的四种不同含水量M5纤维的DSC谱图研究发现将1g试样材料放在一个开放的测试槽内,以2℃/min的速度,在30℃-200℃范围内得到一张扫描图,如图5所示从DSC谱图可以看出,四种不同含水量M5纤维的吸热峰面积及位置与开放测试槽内水分的蒸发有关从表3可以看出,含有结晶水的M5初生纤维的热吸收值与不含结晶水的M5纤维的热吸收值之间存在着较大的差别,而PIPD初生纤维和PIPD HT试样的热吸收值之间几乎没有什么差别通过以上研究发现完全干燥的PIPD初生纤维的晶体结构与PIPD-HT试样结构类似表3 不同含水量的PIPD纤维的热吸收值试样热吸收值(J/g)PIPD初生纤维(含水量20%)637PIPD初生纤维(干燥)163PIPD HT(含水量7%)378PIPD HT(干燥)1855 应用及展望作为一种先进复合材料的增强材料,M5纤维具有许多其它有机高性能纤维不具备的特性,这使得M5纤维在许多尖端科研领域具有更加广阔的应用前景;M5纤维可用于航空航天等高科技领域;用于国防领域如制造防弹材料;用于制造运动器材如网球拍,赛艇等M5纤维特殊的分子结构决定了其具有许多高性能纤维所无法比拟的优良的力学性能和粘合性能,使它在高性能纤维增强复合材料领域中具有很强的竞争力与碳纤维相比,M5纤维不仅具有与其相似的力学性能,而且M5纤维还具有碳纤维所不具有的高电阻特性,这使得M5纤维可在碳纤维不太适用的领域发挥作用,如电子行业由于M5大分子链上含有羟基,M5纤维的高极性使其能更容易与各种树脂基体粘接正是由于M5纤维具有许多其他高性能纤维所无法比拟的性能和更加广阔的应用前景,这使得众多的科研工作者都积极地致力于M5纤维的研究相信在不久的将来,随着对M5纤维研究的进一步深入,作为新一代的有机高性能纤维—M5纤维必将得更加广泛的应用
碳纤维复合材料缺点：成本高：尽管CFRP复合材料性能优异，目前，CFRP复合材料生产成本过高。根据当前的市场情况(供给和需求)，碳纤维的种类(航天VS商品级)，纤维束的大小不同，纤维的价格也判若云泥。每磅碳纤维原材料的价格，可达5-25倍玻璃纤维价格不等。而相比于钢材，CFRP材料的高成本性就更加突出了。导电性：这既可以作为碳纤维复合材料的优势，也可能成为实际应用中的一个缺陷。碳纤维导电性极强，而玻璃纤维是绝缘的。许多产品使用玻璃纤维，而不能用碳纤维或金属替代，是因为其要求具备严格的绝缘性。
纤维增强材料首先要说明一个概念，就是“复合材料”。广义上，复合材料是指由两种或两种以上不同性质或不同组织的组分（单元）构成的材料。从工程概念上讲，复合材料是指以人工方式将两种或多种性质不同，但由可性能互补的材料复合起来做成的新材料。复合材料的组分分成基体和增强体两个部分。通常将其中连续分布的组分称为基体，如聚合物（树脂）基体、金属基体、陶瓷基体；将纤维、颗粒、晶须等分散在基体中的物质称为增强体。21世纪，先进复合材料(ACM)的开发与应用将进入飞速发展的时期，因此复合材料用增强体的开发十分重要。凡是在聚合物基复合材料中起到提高强度、改善性能作用的组分均可以称为增强材料。以环氧树脂为基体的复合材料用新型纤维状增强材料的品种有：玻璃纤维、碳纤维、超高相对分子质量聚乙烯纤维、聚芳酰胺(芳纶)纤维、PBO纤维、硼纤维等。
碳纤维复合材料缺点：成本高：尽管CFRP复合材料性能优异，目前，CFRP复合材料生产成本过高。根据当前的市场情况(供给和需求)，碳纤维的种类(航天VS商品级)，纤维束的大小不同，纤维的价格也判若云泥。每磅碳纤维原材料的价格，可达5-25倍玻璃纤维价格不等。而相比于钢材，CFRP材料的高成本性就更加突出了。导电性：这既可以作为碳纤维复合材料的优势，也可能成为实际应用中的一个缺陷。碳纤维导电性极强，而玻璃纤维是绝缘的。许多产品使用玻璃纤维，而不能用碳纤维或金属替代，是因为其要求具备严格的绝缘性。
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现在我把常用的玻璃纤维玻璃纤维增强复合材料的种类介绍给你，以供你参考。目前市面上出现最多的常用增强复合材料有玻璃纤维增强复合材料(GFRP)，碳纤维增强复合材料(CFRP)以及芳纶纤维增强复合材料(AFRP)。本文就这三种材料来给你做个简单的分析。 玻璃纤维增强复合材料: 玻璃纤维增强复合材料指以玻璃纤维及其制品为增强材料和基体材料，通过一定的成型工艺复合而成的一种材料。玻璃纤维是由熔融玻璃快速抽拉而成的细丝，按原材料组分可分为有碱，无碱、中碱及特种玻璃纤维，如高硅氧、石英纤维等。按照树脂基质的不同，又可以分为环氧玻璃纤维复合材料、酚醛玻璃纤维复合材料、聚酯玻璃纤维复合材料等。玻璃纤维质轻高强、绝缘、热膨胀系数低、可耐1000℃以上的高温，在建筑材料、工业制造、电子通讯、风力发电等领域都有应用。 碳纤维增强复合材料: 碳纤维原材料是聚丙烯基纤维、沥青基纤维，高温碳化石墨化以后，就制成了碳纤维原丝，含碳量高达90%。它的重量比铝轻、强度比钢高，弹性模量、拉伸模量都非常高，还有耐高温、耐腐蚀等优越性。它的品级很多，例如T300、T800、T1000。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。 芳纶纤维增强复合材料: 芳纶的全称是芳香族聚酰胺纤维，主要可以分为对位芳纶、间位芳纶以及杂环芳纶，最初是作为航天科技和重要战略物资，随着科技的发展，芳纶逐渐应用与民用领域。芳纶纤维有着良好的机械性、稳定的化学性、阻燃性和耐热性能。在军工领域、芳纶复合材料大量应用于飞机、舰船、潜艇、坦克、导弹、雷达的高性能结构件和特种电子设备。在民用领域，主要用于航天、航空、高速列车及汽车的高性能结构件、轨道交通、核电、水电和电网工程中大型电机、变压器高端绝缘材料，建筑用高性能隔热阻燃材料，高端电路板和印刷、医用材料等。 上述三种复合材料，玻璃纤维的使用范围最广，价格最为亲民，碳纤维的综合性能最好。关于这三种材料的研究还在不断深入，未来的应用领域也会更加拓展。
玻璃纤维复合材料作为一种基础原材料，已经被广泛应用于交通运输、电子信息、航空航天、基础建设、医疗卫生、环保能源能等众多的领域。
复合材料是由两种或两种以上的不同性能、不同形态的组分材料，通过复合工艺组合而成的一种多相材料，它既保持了原组分材料的主要特点，又显示了原组分材料所没有的新性能。《材料大词典》中定义为：复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料，它既能保持原组分材料的主要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。复合材料由增强相(增强体)、基体相(基体)和界面相组成。连续的基体称为基体相，具有支撑和保护增强相的作用。基体相在制造前形状有薄片、粉末、块体或无定形的流体，其状态可以是固态、气态、熔融态或半固一半液态。在与增强相固结后，成为包裹增强相的连续体。被基体包容的基体称为增强相，增强相是指复合材料的主要承载相，也称为增强体或分散相。其具有较高的强度、模量、硬度和脆性，在复合材料中呈分散形式，形态为细丝( 连续 的或断切的 )、薄片或颗粒状。增强相和基体相之间的交界面为复合材料的第三相，称为界面相。界面相为增强体和基体之间的结合面。其化学成分和力学性质与增强体和基体 有明显的区别，能够在相邻两相之间传递载荷。其厚度通常在亚微米以下，界面的特征对复合材料的性能、破坏行为及应用效能有很大的影响。 玻纤之优点为，耐冲击性好，高弹力，不导电
玻纤或矿物增强聚丙烯材料。通过工艺及螺杆组合控制玻纤合理长度，优选助剂处理使玻纤与树脂具有更好的相容性，从而大幅提升了材料强度、耐热性和尺寸收缩率，产品主要应用于洗衣机滚桶，汽车风扇、底护板，仪表骨架，家用工具外壳等。