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1、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维复合1104邹学敏、简介聚对苯二甲酰对苯二胺
2、oly-p-phenyleneterephthamide对苯二胺与对苯二甲酰氯缩合聚合而成的全对位聚芳酰胺,中国称芳纶,aOn和KevQ两种牌的商品纤维市场占有率最大结构为N二、生产前景·芳纶是重要的国防军工材料,为了适应现代战争的需要目前,美、英等发达国家的防弹衣均为芳纶材质,芳纶防弹衣、头盔的轻量化,有效提高了军队的快速反应能力和杀伤力。在海湾战争中,美、法飞机大量使用了芳纶复合材料。除的军事上应用外,现已作为一种高技术含量的纤维材料被广
3、泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个方面。在航空、航天方面,芳纶由于质量轻而强度高,节省了大量的动力燃料,据国外资料显示,在字宙飞船的发射过程中,每减轻1kg的重量,意味着降低100万美元的成本、生产前景·除此之外,科技的迅猛发展正在为芳纶开辟着更多新的民用空间。据报道,目前,芳纶产品用于防弹衣、头盔等约占7~8%,航空航天材料、体育用材料大约占40%;轮胎骨架材料、传送带材料等方面大约占20%左右,还有高强绳索等方面大约占13%据有关部门统计,芳纶纤维全世界总需求量在2019年为36万
4、吨/年,而在2019年将达到50万吨/年。全球对芳纶的需求呈现不断增长的态势,芳纶作为一种新兴的高性能纤维进入了飞速发展的时期。我国情况近年来我国高性能芳纶研究与开发进展正在建设的PPTA生产企业如表2所示表2正在建设的PPTA生产企业Tab2PPTAproductionenterprisesunderconstruction公司名称厂址产能/t技术支持中石化仪征化纤上海300东华大学河北硅谷化工邯郸300晨光研究所四川金路集团成都500晨光研究所烟台氨纶总厂烟台东华大学广东彩艳股份有限公司新会自行研发河南神马
5、帘子线有限公司平顶山三、结构与性能·具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的5~6倍,模量为钢丝或玻璃纤维的2~3倍,韧性是钢丝的2倍,而重量仅为钢丝的1/5左右,在560℃C下,不分解,不融化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能,具有很长的生命周期。我们重点看一下特沃伦(Twaron)纤维的结构和性质Twaron纤维的性能,其强度主要取决于聚合物的分子量和分子量分布及其结晶程度。影响上述这些性质的参数有许多。通过提高纺丝原液中的聚合物浓度,就可以在湿纺加工过程中提高纤维中链状分子的
6、取向度,从而使纤维获得较高的强度。原则上,较高的分子量也可以提高纤维的强度值。目前标准长丝的聚合度为75~80,其相应的分子量为18000~190。这些Twaron纤维均为高结晶性纤维表1为Twaron纤维与其他增强纤维材料的主要性能的比较结果表各种主要增强纤疰的性质比较性能标准高模量人造丝聚酯纤维钢丝碳纤维碳纤维E型玻TwarnTwan66(高度)(高模量)璃纤维密度gm).441.451.531.141.387.851.781.832.58分解温度港50502025160370370853度(℃)强度mN/
7、ex)210021005208308403019101230780起始模量/ex)60125102019425628断裂州长率(%)3.62.513.020.013.51.91.40.52.0正湖率(%)00耐热性(%0)09045510010010095(1)各种有机纤维与钢丝和玻璃纤维相比密度低,这是它们用于轻质构件的优点之(2)与钢纤维、玻璃纤维和碳纤维相比,有机纤维的缺点是溶点和分解温度较低,这至少在高温用途方面是这样。然而Taron纤维的使用价值很高,这是因为它们可耐受各种加工温度。此外可满足Twar
8、on纤维较高的加热性能的用途却十分有限。(3)纤维的断裂强度是与其质量相关的一种强度数值,该数值可由(常用的)与体积相关的抗拉强度除以密度的方法计算得出。这种比强度度系数很可能是用来解释唯一性的最重要的性质。新近开发出的Twaron纤维的强度值超出目前标准Twaron纤维的强度值20%以上(4)Twaron纤维的断裂伸2500PPTA纤维长率比各种传统的有机纤2000碳纤维的小,但比钢纤维、玻璃纤维和碳纤维的要大这一点有时是优点而有时则是缺点,这要视纤维的玻璃纤维癣纤琴酰胶用途而定人造纠伸长率(%图6各种增强材
9、料的性质比较(5)图6中各种增强纤维的抗拉强度曲线表明aron纤维是一种高强度纤维,其拉伸模量非常高但比碳纤维的拉伸模量要低图中各种维的比强度和比模量数值均说明了Tvaro维是一种性能极好的轻型增强材料的原因7)尽管Twaron纤维的压缩模量与拉伸模量相等,但其轴向抗压强度却仅为其抗拉强度的1/5(8)Twaron纤维的缺点是抗紫外线照射的能力比较低。对户外用途而言必须实施抗紫2000
