芳纶纤维复合材料.doc

绵阳职业技术学院
材料系
先进复合材料成型工艺
芳纶纤维增强的先进复合材料制品
目录
1 芳纶纤维增强的先进复合材料的应用 1
概况 1
芳纶品种及性能 1
芳纶纤维产品形态及复合材料的成型方法 3
芳纶纤维复合材料的应用 3
2 原材料 5
聚氨酯树脂 5
芳纶纤维 7
3 制作工艺 8
8
芳纶1313 10
4 修补及性能检测 10
缺陷 10
芳纶表面改性 10
5 参考文献 13
先进复合材料成型工艺
芳纶纤维增强的先进复合材料制品
1 芳纶纤维增强的先进复合材料的应用
概况
目前,先进复合材料的增强材料主要是S高强玻璃纤维非碳纤维和芳纶纤维。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纷纤维,商品名“凯芙拉”(Kvelar)有多种规格出售,年产量已达2t。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”,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Ⅱ,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,为今后中石、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20%左右的速度发展,并从单一军用向民用转移。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、航天及军用。
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,又可分为间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)和芳香族聚酰胺共聚纤维,商品名“太库诺拉”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Ⅱ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1中可以发现芳纶纤维密度最小,拉伸强度与S2玻璃纤维和碳纤维接近,拉伸模量居中。此外,芳纶纤维的热稳定性好,可在180℃下长期使用,短期可耐300℃,对强度无大的影响。在-170℃下也不会变脆,仍保持其性能。芳纶纤维的力学性能在有机纤维中是非常突出的,与无机纤维比也不逊色,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, 若长期暴露在阳光下,其强度会有很大的损失,因此,在使用中应加保护层。

表1芳纶纤维主要品种与S高强玻纤、碳纤维性能比较
纤维名称
密度(g/cm3)
拉伸强度(MPa)
拉伸模量(MPa)
延伸率(%)
Nomex

6471
17052
22
Kevlar

2940
71736

Kevlar-29

2940
71736

Kevlar-49

2842
108780

Kevlar-119

3038
54586

Kevlar-129

3332
96530

Kevlar-149

2352
144060

Kevlar-100

2744
60368

芳纶Ⅰ

2744
88200

芳纶Ⅱ

2548
147000

S2高强玻纤

2940
81340
-
碳纤维T300

2744
225400

表2芳纶纤维、碳纤维、E玻纤树脂浸渍纱带性能
测试项目
密度(g/cm3)
拉伸强度(MPa)
拉伸模量(MPa)
延伸率(%)
Kevlar-29

3616
82320

Kevlar-49

3616
124460

碳纤维T300

3097
220500

E玻纤

2411
68600

表3芳纶纤维、碳纤维、E玻纤单向纤维板性能
测试项目
Kevlar-49
碳纤维T300
E玻纤
密度(g/cm3)



拉伸强度0