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第二章3 凯夫拉纤维 授课教师：刘君妹 一、凯夫拉纤维的发展 也称Kevlar或芳纶，即芳香族聚酰胺纤维 1）1960年，美国杜邦研制出Nomex——聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，即芳纶1313，耐热纤维 2）1965年，杜邦研制出Kevlar——聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，即芳纶1414，高强高模量纤维 3）1974年，美国联邦通商委员会把全芳香族聚酰胺命名为Aramid。 一、凯夫拉纤维的发展 聚对苯二甲酰对苯二胺商业名称： 美国Kevlar、日本帝人Technora、荷兰阿克苏Twaron、中国芳纶1414 聚间苯二甲酰间苯二胺 美国Nomex、日本帝人Conex、荷兰阿克苏Twaron 中国芳纶1313 一、凯夫拉纤维的发展 凯夫拉(Kevlar)纤维国内发展 起步阶段：技术水平、产品档次及生产能力都与国外发达国家存在着一定的差距。 产品种类： 轮胎帘子线 光缆补强件 艰难的原因 生产的技术瓶颈难以突破 大部分原料需要进口 Kevlar纤维或产品 Kevlar纤维或产品 Kevlar纤维或产品 Kevlar纤维或产品 Kevlar纤维或产品 二、Kevlar纤维的制造 芳香族聚酰胺是由酰胺键与两个芳环连接而成的线性聚合物。芳香族聚酰胺中最具代表性的首称聚对苯二甲酰对苯二胺(Poly—p—phenylene terephthalamide)，简称PPTA。 芳纶根据纤维大分子链节中酰胺键与亚胺键的位置，有不同的名称，例如Kevlar29、Kevlar 49等。 二、Kevlar纤维的制造 1.聚合物的准备： 简称PPTA (固态) 二、Kevlar纤维的制造 高聚物溶液的特性： 1）高聚物溶液不溶于一般的溶剂，仅溶于强酸，如硫酸、氯酸、硝酸等。一般用硫酸 2）高聚物溶液呈液晶高聚物的特点。体积分数12%，溶液呈各向同性；体积分数20%,高取向的液晶,各向异性 3）聚合物体积分数18-22%，温度90℃处于可纺性良好的低粘度区 高聚物溶液的特点 二、Kevlar纤维的制造 2. 纺丝：采用干喷—湿法纺丝工艺 二、Kevlar纤维的制造 工艺过程： 各向异性的PPTA溶液通过喷丝孔抽伸时，靠近细孔壁时产生剪切，当成形丝凝结时，将保持高取向分子结构，形成较高的洁净度和较高的取向结构。 二、Kevlar纤维的制造 凝固浴的温度为0 ℃ -5℃ 中间空气层间隙可使高温纺丝喷丝头和低温凝固浴保持温差，同时在空气层中进行适宜的喷头拉伸，增加取向度 纺丝速度可达2000m/min 三、Kevlar纤维及其产品 1）Kevlar长丝纱 美国杜邦：Kevlar、kevlar29、49、68、100、119、129、149 荷兰阿克苏：Twaron1000、1010、1111、1055、1056 日本帝人：Technora200、210、240 三、Kevlar纤维及其产品 Kevlar-帘子线、kevlar29-各种用途的纱、49-高模量纱、68-中模量纱、100-各种色纱、119-高伸长纱、129-高强度纱、149-超高模量纱 Twaron1000-标准模量、1010-标准模量、1111-中等模量、1055-高模量、1056-高模量 Technora200-高强（增强基）、210-高强（绳索）、240-高强（机织、针织物） 三、Kevlar纤维及其产品 2. Kevlar色纤维 4种基本颜色：灰绿色、品蓝、黑色、黄色 品种：长丝和短纤维 用途：制作防护服，如消防服、运动员手套等 性能：与Kevlar29类似 三、Kevlar纤维及其产品 3. Kevlar短纤维： 类型：卷曲和无卷曲，长度6.35-63.5mm 用途：增强材料、替代石棉作离合器衬片、缝纫线 4. Kevlar织物：长丝可织成机织物 织物密度：轻薄、中厚 织物组织：平纹、缎纹、方平 用途：复合材料、装甲车、防弹服等 三、Kevlar纤维及其产品 5. 芳纶的浆粕化： 近十多年来开发的对位芳纶差别化产品，是高分散性的原纤化芳纶产品 制造：长丝切断，在水中分散进行机械叩解和研磨，纤维被撕裂而原纤化 用途：石棉的替代品 四、凯夫拉纤维的性能 纤维的大分子刚性极佳，链缠结少,取向度、结晶度高，分子链几乎处于完全伸直状态，这种结构使纤维表现出良好的强度、模量及热稳定性 。 纤维密度小，只有钢丝的1／5。 可耐240℃高温。 拉伸强度高，耐屈折、耐疲劳、耐腐蚀，膨胀系数小。 是一种性能优异的纤维。 四、凯夫拉纤维的性能 1. 物理性能： (1)有光，黄色，Kevlar49为深黄色 (2)线密度：大部分13.7tex，直径0.012mm (3)密度：大部分1.43-1.44g/cm3 锦纶1.14，聚酯1.38，碳纤维1.8