芳纶纤维复合材料芳纶是由芳香族聚酰胺树脂芳香族聚酰胺树脂纺成的纤维。凡聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺键构成，且其中至少有85%的酰胺基直接键合在芳香环上，每个重复单元的酰胺基中的氮原子和羰基直接与芳香环中的碳原子相连接并置换其中一个氢原子的聚合物，称为芳香族聚酰胺树脂。国外称为芳酰胺纤维,我国定名为芳纶实用于高性能复合材料的芳纶纤维的主要品种美国杜邦公司生产：◆聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维◆聚对苯甲酰胺(PBA)纤维日本帝人公司生产：◆对位芳酰胺共聚纤维（Technora）俄罗斯生产：◆聚对芳酰胺苯并咪唑纤维(CBM)◆APMOC纤维杜邦公司PPTA纤维的主要牌号在复合材料中应用最普遍的是PPTA纤维，Dupont公司PPTA纤维的主要牌号有：◆第一代（RI型）：Kevlar-29、Kevlar-49◆第二代(Hx系列）：Ha（高粘接型）、Ht（Kevlar-129、高强型）、He（Kevlar-100、原液着色型）、Hp（Kevlar-68、高性能中模型）、Hm（Kevlar-149、高模型）、He（Kevlar-119、高伸长型）。◆我国于20世纪70年代跟踪研制，于80年代初期试生产出聚对苯甲酰胺（PBA）纤维，定名为芳纶Ⅰ（芳纶14）；◆又于80年代中期试生产出PPTA纤维，定名为芳纶Ⅱ（芳纶1414），可批量生产。我国芳纶纤维的主要牌号（1）聚对苯甲酰胺（PBA）纤维原料：对氨基甲苯甲酰氯盐或亚硫酸胺苯甲酰氯PBA纤维工艺过程：▼在有机极性溶剂中，经低温缩聚得到PBA树脂。▼溶液纺丝（或制成粉末，再在溶剂中配成向列型液晶再纺丝）。◆虽然芳纶Ⅰ比芳纶Ⅱ的拉伸强度低约20%，但拉伸模量却高出50%以上，相当于Kevlar-49的水平。◆芳纶Ⅰ的起始分解温度（474℃）比Kevlar-49的（520℃）低，但分解终点温度相近。◆芳纶Ⅰ在高温下的强度保持率和热老化性能优于Kevlar-49。（2）PPTA的结构PPTA化学结构的特点是：◇由苯环和酰胺基按一定规律有序排列构成。酰胺基的位置接在苯环的对位上。◇在芳纶中，分子内的骨架原子通过强共价键结合；高聚物分子间是酰胺基，由于酰胺基是极性基团，其上的氢能够与另一个链段上酰胺基团中可供电子的羰基（-CO-)结合成氢键，构成梯形聚合物，这种聚合物具有良好的规整性，因此具有高度的结晶性。◇芳纶沿分子链方向（平行于纤维轴向）为强共价键；垂直于纤维轴向的分子间以氢键相连，因而纤维显现各向异性（在轴向，和E高；在横向，和E均较低）。◇苯环呈大共轭键（键），它难于旋转，所以，大分子链具有线性刚性伸直链（棒状）构型，从而赋予Kevlar纤维高强度、高模量和耐热性。芳纶Ⅰ与芳纶Ⅱ力学性能的比较纤维名称密度拉伸强度初始模量延伸率(g/cm3)(cN/dt)(cN/dt)(%)芳纶Ⅰ原丝1.428.8~10.1340~4005.5~6.5热丝处理1.4616.0~17.7903~10621.5~2.0芳纶Ⅱ原丝1.4419.5~21.2354~4003.5~5.5热丝处理1.4519.5~21.2624~7032.5~3.5（3）芳纶的性能物理性能⊙密度小，为1.44g/cm3⊙比强度高（高于碳纤维和硼纤维）⊙比模量虽然较高，但低于碳纤维和硼纤维；⊙韧性好、抗冲击性好、加工性好；⊙压缩强度不高（为拉伸强度的1/5）；⊙剪切强度不高（为拉伸强度的1/17）；⊙Kevlar-149的弹性模量高于Kevlar-49；⊙Kevlar-149的高温强度保留率最高。⊙热稳定、耐火、不溶、自熄性材料。真空中长期使用温度为160℃，-60℃也不脆；⊙Tg=（250~400）℃；⊙热膨胀系数低（300℃以下，纵向为负值）；⊙具有良好的耐化学介质性（但不耐强酸、强碱）；⊙耐疲劳、耐磨、电气绝缘、透电磁波。⊙对紫外线敏感。芳纶的化学性能芳纶的不足⊙耐光性差，暴露于可见光和紫外线时会产生光致降解（即力学性能下降和褪色）。用高吸收率材料对Kevlar纤维增强聚合物基复合材料作表面涂层，可以减缓其光致降解；⊙溶解性差；⊙抗压强度低；⊙吸湿性强，吸湿后纤维性能变化大，因此应密封保存，在制备复合材料前应增加烘干工序。芳纶的缺陷◇沿纵向排列的杂质Na2SO4；◇孔洞；◇表皮轴向裂纹（长20~24nm、宽6~11nm）。碳纤维(a)、芳纶纤维(b)和玻璃纤维(c)的断口比较(a)(b)(c)（4）芳纶复合材料的应用芳纶复合材料被誉为全球材料皇冠上的钻石，位列三大高性能材料之一。其产业化进程对我国国防建设、主导型工业项...
VIP
