7.凯夫拉纤维课案.ppt

7. 芳纶纤维（凯夫拉）;对苯二胺;弱氢键;全称：芳香族聚酰胺纤维（Aramid fibers）;间位芳香族聚酰胺纤维（聚间苯二甲酰间苯二胺）英文缩写为PMTA; 杜邦Nomex绝缘纸;聚对苯甲酰胺（聚对胺基苯甲酰）纤维 Poly（P-benzamide），简称PBA纤维。;Poly（P-Phenlene terephthalamide）简称PPTA纤维;最具代表性：聚对苯二甲酰对苯二胺，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。;Kevlar纤维的制造过程分为两个阶段： 第一阶段，对苯二胺与对苯二甲酸酰氯缩聚成PPTA;;简单流程图;第二阶段;1）聚合物的准备： 简称PPTA (固态);（3）操作方式和特点;（1）工艺流程 聚合物PPTA;总结 PPTA溶解于浓硫酸中在一定温度和浓度下形成的是向列型液晶溶液，具有高浓度，低粘度性质，有利于纺丝;（3) 高聚物溶液的特性： 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 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 聚合物体积分数18-22%，温度90℃处于可纺性良好的低粘度区。;;Kelvlar纤维干喷湿纺示意图(2)立式; 3) 纺丝：采用干喷—湿法纺丝工艺;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。;凝固浴的温度为0 ℃~5℃ 中间空气层间隙可使高温纺丝喷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;4）热处理 1）操作 惰性气体,张力 Kevlar-29 Kevlar-49 （结晶率94％） 150~550℃分段热处理（结晶率96％） 2）目的 使分子链进一步取向，提高结晶率，增加强度和模量（断裂应变降低）;5）Kevlar纤维制备工艺总括;6） 复合材料用Kevlar纤维产品 （1）长纤维纱 粗纱，细纱 （2）短纤维纱 （3）由纱织成的单向带 （4）Kevlar纤维布 平纹 斜纹 缎纹;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。 ;结构: 长链状聚酰胺，至少 85%的酰胺直接键 合在芳香环上 优点： (1) 刚性伸直链芳环—— 高强度、高模量 (2) 线型分子链——分子链堆积 紧密，密度高，故强度高 (3) 大量的分子间氢键——耐化 学药品，且刚性伸直链苯 环结晶度高;4. 芳纶纤维的分子结构;5. 芳纶纤维性能;几种增强纤维的比强度和比模量;芳纶与各种纤维性能比较;2） 物理性能;具有良好的散热和绝热性能 在相同重量下，Kevlar纤维比玻璃纤维和石棉织物具有较好的热绝缘性 具有极好的热稳定性，500℃以上降解 抗燃性能好，不产生后燃烧，不帮助燃烧，427 ℃炭化 尺寸稳定性好，具有非常低的热收缩;GF：软化点： 550～580 ℃； 200～250 ℃以下，GF强度不变。热膨胀系数：48×10-6 ℃-1 CF： 高于1500℃，强度才开始下降。热膨胀系数：平行于纤维方向：负值 -0.72～-0.90×10-6℃-1 垂直于纤维方向：正值 32～22×10-6℃-1 BF：高于500℃，强度下降非常明显。 KF：在空气中高温下长期使用温度为160℃； 短时间内暴露在300℃以上，强度几乎无损失。;性能;芳纶在各种化学药品中的稳定性;化学试剂;6. 凯夫拉纤维的发展;6. 凯夫拉纤维的发展;聚对苯二甲酰对苯二胺的商业名称： 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的商业名称： 美国Nomex、日本帝人Conex、荷兰阿克苏Twaron 中国芳纶1313;ARAMID纤维主要包括两种牌号，并重改名称。 PRD--49--IV改称为芳纶--29； PRD--49--III改称为芳纶--49；;凯夫拉（Kevlar）纤维国内发展