南京工业大学 复合材料原理 第4章 碳纤维、有机纤维(第4周).ppt

纺丝时，在剪切力作用下，PPTA极易沿作用力方向取向。采取干喷—湿纺法液晶纺丝工艺，可抑制纤维中产生卷曲或折叠链，使分子链沿纤维的轴向进一步高度取向，形成几乎为100％的次晶结构。 干喷-湿纺工艺的过程是： 0～4℃ 1cm 100℃ （2）有机纤维的制造、性能及应用发展 (3)芳纶的性能 　　　 密度小(1.44g/cm3) 比强度高(高于碳、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)。 优异特性还包括： 热稳定、耐火、不溶、真空中长期使用温度为160℃ 温度低至-60℃也不变脆，玻璃化转变为250～400℃； 膨胀系数低（300℃以下为负值） 具有良好的耐化学介质性（不耐强酸、强碱） 耐疲劳、耐磨、电绝缘、透电磁波。 （2）有机纤维的制造、性能及应用发展 芳纶的主要不足包括： ■ 耐光性差，暴露于可见光和紫外线时会产生光致降解，使其力学性能下降和颜色变化，用高吸收率材料对Kevlar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；■ 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。 （2）有机纤维的制造、性能及应用发展 4.2.1.3聚对苯甲酰胺（PBA）纤维(1)PBA树脂的合成 　　 ▲以对氨基甲苯甲酰氯盐酸盐或亚硫酸胺苯甲酰氯在有机极性溶剂中经低温缩聚可以得到PBA树脂。　　 ▲另一种方法是由对氨基苯甲酸为原料，以吡啶的N-磷酸盐为催化剂，在极性有机溶剂中直接缩聚而成。　　　　　　　　　PBA溶液可以直接纺丝，也可制成粉末，将粉末溶于溶剂配成向列型液晶再纺丝。　　为得到高强度、高模量纤维，最好用干喷-湿纺法。 （2）有机纤维的制造、性能及应用发展 (3)PBA纤维的性能 （2）有机纤维的制造、性能及应用发展 4.2.1.4芳族共聚纤维 · 采用新的二胺或第三单体合成新的芳族聚合物是提高芳纶性 能的重要途径。这种改进的芳族纤维主要包括对位芳酰胺共聚纤维(technora)和聚对芳酰胺苯并咪唑(CBM)纤维。(1)对位芳酰胺共聚纤维 　　对位芳酰胺共聚物是由对苯二甲酰氯与对苯二胺及第三单体3,4,-二氨基二苯醚在N，N·-二甲基乙酰胺等溶剂中低温缩聚而成。共聚物溶液中和后直接进行湿法纺丝和后处理，得到各种technora产品。 （2）有机纤维的制造、性能及应用发展 (2)聚对芳酰胺苯并咪唑纤维  聚对芳酰胺苯并咪唑(CBM)属芳杂环共聚物，一般认为CBM是在原PPTA的基础上引入对亚苯基苯并咪唑杂环二胺，经低温缩聚而成的三元共聚芳酰胺体系，纺丝后再经高温热拉伸；　　APMOC是PPTA溶液和CBM溶液以一定比例混合抽丝而得到的一种“过渡结构”，这种“过渡结构”兼有结晶形刚性分子和非晶形分子的某些特征。通过纤维结构的改变和后处理工艺的调整，可得到一系列性能不同的APMOC产品。 （2）有机纤维的制造、性能及应用发展 4.2.1.5 芳纶的应用与展望 　　芳纶可应用于先进复合材料、防弹制品、缆绳、建材、传送带、特种防护服装、体育运动器材和电子设备。 　在先进复合材料中，芳纶用于航空航天领域和战略导弹的结构材料、耐热隔热功能材料、制造飞机部件。也可与其他高级纤维一道制作混杂复合材料。　　芳纶应用于航空航天领域耐热隔热的功能材料，如芳纶短切纤维增强的三元乙丙 (EPDM)橡胶基复合材料的软片或带材，作为发动机的内绝热层。 （2）有机纤维的制造、性能及应用发展 　芳纶/环氧复合材料　用于制造飞机部件，如发动机舱、发动机整流罩、机翼与肌身整流罩、挂架整流罩、机翼前缘、襟翼、方向舵和升降舵后缘、安定面翼尖、货舱衬壁、天花板、应急出口门和窗、发动机调节系统管道等。还用于直升机的机身外蒙皮、旋翼、尾桨叶片和雷达天线等。　 芳纶广泛用于混杂复合材料，如ARALL是以芳纶环氧无纬布与薄铝板交叠铺层、再热压制成的聚合物-金属复合材料，称为超混杂复合材料。 4.2.1.5 芳纶的应用与展望 （2）有机纤维的制造、性能及应用发展 　　超混杂复合材料具有许多优异性能(比强度高、比模量高、疲劳寿命是铝的100～1000倍，阻尼和耐噪声性能较铝好，加工性能较芳纶/环氧好)；制造机翼下蒙皮以及机舱门。　　芳纶在造船工业中应用于游艇、赛艇、帆船、小型渔船、救生艇、充气船、巡逻艇的舶壳材料；战舰及航空母舰的防护装甲以及声纳导流罩等。 芳纶在汽车工业中用作橡胶轮胎的帘子线。　　芳纶在体育运动器材方面用作弓箭、弓弦、羽毛球拍；与其他纤维混杂的复合材料制作高尔夫球棍、雪橇、自行车架等。 　芳纶在电子