芳纶纤维复合材料及其应用概况.doc

芳纶纤维复合材料及其应用概况 ? 8? 吖-尊 建材工业信息1996年第3期 , 7 一 ,概况 目前,先进复合材料的增强材料主要是S 高强玻璃纤维碳纤维和芳纶纤维,前两者介绍 文章较多,本文主要针对芳纶复合材料及应用 情况作概括介绍. 芳纶纤维是芳香族聚酰胺类纤维的通称. 它是一种强度高,模量高,低密度,耐折,耐磨性 好的人工合成的有机纤维.据了解,现在美国, 荷兰,日本,德国,法国和俄罗斯等国都在开发 芳纶纤维.我国也进行了这方面研制并取得了 一 定成绩 美国杜邦公司开发的芳纶纤维,商品名凯 荚拉(Kevlar)有多种规格出售.年产量已达到 2万t.荷兰阿克苏(AKzo)公司研制的芳纶纤 维,商品名特瓦纶(Twaron),年产量在5000t 以上.日本帝人公司开发的共聚芳纶纤维,商品 名太库诺拉(于/一),年产量为500t以 上.德国赫斯特公司(HOECHST)生产芳纶纤 维年产量为150t我国1981年研制成功芳纶 I,1985年研制成功芳纶l,1994年北京燕山 石化公司研究院研制成功溶致液晶全芳香族聚 酰胺(PPTA).通过专家鉴定,为今后中试,工 业化生产开辟了途径. 在世界范围内,芳纶纤维正以年增长率 2o左右的速度发展,并从单一军品向民品转 移.芳纶纤维用于汽车及防护用品方面占 68.用于造船业达21.其余为航空,航天及 军品. 二,芳纶品种及性能 芳纶纤维,因选择原料的不同及合成工艺 不同,又可分为问位芳香族聚酰胺纤维,商品名 为.欧梅克斯(Nomex),对位芳香族聚酰胺纤 维.商品名凯芙拉(kevlar)和芳香旗聚酰胺 共聚纤维,商品名太库诺拉(于少/一于)等. 表1将具有代表性的凯芙拉纤维和我国研制 的芳纶I,芳纶I主要性能列出,同时与s:高 强玻璃纤维及碳纤维进行比较. 从表I中可以发现芳纶纤维密度最小.拉 1矸r毕茑幸fII 伸强度与S.玻璃纤维和磺纤维接近,拉伸模量 居中.此外,芳纶纤维的热稳定性好,可在 180C下长期使用,短期可耐300C,对强度无 大的影响.在一170℃下也不会变脆,仍保持其 性能.芳纶纤维除强酸,强碱外,几乎不受有机 溶剂,油类影响.但芳纶纤维对紫外线敏感,因 此,在使用中应加保护层 寰1芳姥纤维主要品种趸与S高强骧纤鼍纤维性麓比较 密度拉伸强度拉伸摸量廷伸率纤维名称 (g/cm)(MPa)(MPa)() NOn1.385471 , 1705222 Ke~taz1.4429717363.6 Kevlar一291.442940717383.5 KevlⅡr一491.4528421∞7802.4 Kevtar一1191.442028545884.4 Kevlat一129I.443322965303.3 Kevlar_1491.472352l440601.5 KevlⅡr一1001.4427446∞683.9 芳鳍】1.45527448820.1.8 芳鳍l1.42548一l470002.0 高强琏纤2.54294081340一 碳纤维T2001.7527442254001.2 密度拉伸强度拉伸摸量硅忡宰测试项目 (g/cm)(MPa)(MPa)() Kevlar一291.443615823204.4 Kevlar一49I.4536151244602.9 碳纤维(I300)15001.25 E玻纤2.50241l686001.5 测试项目Kevlar一49磺纤雏T200E琏纤 密度(g/cm)1.381.522.07 拉忡强度O(MPa)128212351098 90(^【Pa)27.4343412 压缩强斑旷((MPa)2741098588 90(MPa)137l37137 层间剪切强度(MPa)68.690784 备注;单向钎维板树脂为环氟Vf6o0为轩雏方向 芳纶纤维作为复合材料的增强材料性能优 良.表2列出芳纶纤维,碳纤维和E玻璃纤维 的树脂浸渍纱带性能,表3列出单向纤维板性 1996年第3期建材工业信息?9? 能. 三,芳纶纤维产品形态殛复合材料的成型 方法, 芳纶纤维和玻璃纤维一样,产品形态有有 捻纱,无捻粗纱,各种规格布,带,毡及短切原丝 等.常与芳纶纤维匹配的树脂有环氧,酚醛,不 饱和聚酯,乙烯基酯,聚酰亚胺等,近年来还与 尼龙,PBT等复合使用. 成型方法也和玻璃钢等成型方法一样,有 缠绕法,手糊法,预浸渍法,真空袋法,加压法以 及注射法等.可根据需要选择. 四,芳纶纤维复合材料的应用. 1.在航空,航天,军需方面的应用 芳纶纤维可制作大型飞机的二次结构材 料,如机舱门,窗,整流罩体表面,机翼_有关部 件.也可制机内天花板,隔板,舱壁,行李架,座 椅等.采用芳纶纤维复合材料可以减轻飞机自 重30左右.如L一1011三星式客机盛∞芳纶 纤维复合材