碳纤维的分类、制造、结构、性能等文档演示资料精要.ppt

10 芳纶纤维 10.2 芳纶纤维的结构与特性 (2)聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 Poly (P-Phenlene terephthalamide) 简称PPTA纤维 (1) 聚间苯二甲酰间苯二胺纤维 10.2.2 芳纶纤维的基本性能 由于芳纶不熔融也不助燃，短时间内暴露在300℃以上，对于强度几乎没有影响。在-170℃的低温下也不会变脆，仍能保持其性能。 芳纶的湿强度几乎与干强度相等。对饱和水蒸气的稳定性，比其它有机纤维好。芳纶对紫外线是比较敏感的。若长期裸露在阳光下，其强度损失很大，因此应加能阻挡紫外光的保护层。 10.3 芳纶纤维的制造 简单流程图 低温溶液缩聚法可得到特性粘度大于5的聚合体，但生产效率低。溶剂（HMPA)有毒，因此又发展了气相缩聚方法。 对于纺丝来说，应用向列态液晶。 此种液晶分子溶液在流动取向相中相互穿越，且其粘度比各向同性液体低。 聚合物PPTA在溶液中呈一定取向状态，为一维有序紧密排列，也就是纤维中所希望得到的分子排列。在外界作用下，分子很容易沿作用力方向取向，这就是具有液晶性质的大分子有利于成纤的原因。 　　芳纶纤维的特点是拉伸强度高，初始模量很高，而延伸率较低。 单丝强度可达3773 MPa；254mm长的纤维束的拉伸强度为2744 MPa，大约为铝的5倍。 芳纶纤维的拉伸强度约为E玻璃纤维的1.5倍，与碳纤维相当或略高。拉伸模量仅次于碳纤维和硼纤维。 A 、芳纶纤维的力学性能 　　芳纶纤维的冲击性能好，大约为石墨纤维的6倍，为硼纤维的3倍，为玻璃纤维0.8倍。 　　芳纶纤维的弹性模量高，可达1.27 ~ 1.577 MPa，比玻璃纤维高一倍，为碳纤维0.8倍。 　　芳纶纤维的断裂伸长在3％左右，接近玻璃纤维，高于其他纤维。 芳纶与各种纤维性能比较 0.4 38 1.4~1.8 氧化铝纤维 0.5~0.8 38~40 3.5 3.9 硼纤维 8.3~8.5 3.0~3.4 2.54 高强2#玻璃纤维 2.5~4 7 1.0~3.0 2.54 E玻璃纤维 1.2 23 2.8 1.75 碳纤维T300 1.3 25 3.2 1.74 碳纤维T500 0.5 40 2.1 1.81 碳纤维M40 20~80 0.15~0.33 0.24~0.66 0.90 丙纶 7~17 1.12~1.99 0.78~1.12 1.38 涤纶 16~28 0.22~0.60 0.61~0.97 1.14 尼龙66 16~25 0.28~0.51 0.66~0.97 1.14 尼龙6 1.8~2.2 15~16 2.8~3.4 1.465 芳纶Ⅰ 2~3.2 9~12 2.6~3.3 1.44 芳纶Ⅱ 2.4 126.6 3.82 1.44 Kevlar-49 3.6 63.2 2.82 1.44 Kevlar-29 1.43~1.44 64.8 3.22 1.43~1.44 Kevlar 22 17.4 0.66 1.38 Nomex 延伸率(%) 初始拉伸模量(GPa) 拉伸强度(MPa) 密度(g/cm3) 纤维名称 芳纶纤维的强度和模量高，密度低，因而此种增强纤维有很高的比强度和比模量。 各类增强纤维比强度比模量 芳纶细纱在水中浸泡5min，而后在21℃水中测定其拉伸性能，几乎没有影响。在88 ℃水中的强度有所下降，强度保留率为21 ℃水中的85%。 水中的强度保留率高： 收缩率和膨胀率小 具有良好的耐应力开裂性能，能在很长的时间内保留很大的极限抗拉强度。 Ｂ、 芳纶纤维的热稳定性 　　芳纶纤维有良好的热稳定性，耐火而不熔，在180℃的温度下，仍能很好的保持其性能，当温度达487 ℃时尚不熔化，但开始碳化。 4.11×10-2 垂直于纤维的热流 无强度损失 在室温下16个月 4.816×10-2 平行于纤维的热流 无强度损失 在50℃空气中2个月 室温导热系数[W/(m · K)] 拉伸模量(GPa) 1.42 室温比热容[J/(g· ℃)] 2720 在200 ℃空气中 59 横向0~100℃ 3170 在100 ℃空气中 12 纵向 0~1000℃ 无强度损失 在50℃空气中2个月 热膨胀系数(10-6 ℃-1) 无强度损失 在室温下16个月 4×10-4 收缩率(%) 拉伸强度(MPa) 110.3 在200 ℃空气中 500 分解温度(℃) 113.6 在100 ℃空气中 160 在空气中高温下长期使用温度(℃) 数据 性能 数据 性能 芳纶细纱和粗纱的热性能 　　和碳纤维一样，芳纶纤维的热膨胀系数具有各向异性的特点。 　　如，芳纶纤维的纵向热膨胀系数在0 ~ 100℃时为-2 × 10 -6 /℃ ；在100 ~ 200℃时为-4 × 10