高性能增强材料——芳纶纤维

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芳纶纤维

Kevlar-49化学结构的三个特征： ①含有大量的苯环，内旋转困难，为处于拉伸状态的刚性伸直链晶体； ②苯环与酰胺键交替排列，全处于对位，规律性好，对称性好，结晶性好；
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结构对性能的影响：
①模量高。纤维这种苯环结构分子链刚性大，使它的分子链难于旋转。高聚物分子不能折叠，又成伸展态，形成棒状结构，并具有极高结晶度，从而使纤维具有很高的模量。 ②强度高。聚合物的线形结构使分子间排列得十分紧密，分子链堆积密度大，单位面积的分子链数目多，纤维具有较高的强度。 ③各向异性。沿纤维方向是强的共价键，而在纤维的横向是较弱的氢键，是纤维力学性能各向异性的主要原因。 ④韧性比CF好。主链仍有柔性链节。 ⑤耐热性好。尺寸稳定性好。由于苯环结构的刚性，使高聚物具有晶体的本质，使纤维具有高温尺寸的稳定性。 ⑥ 耐腐蚀性好。这种苯环结构由于环内电子的共轭作用，使纤维具有化学稳定性。
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2.4.3Kevlar纤维的制备
Kevlar纤维的制造过程分为两个阶段：
两个阶段第一阶段
1. 对苯二甲酰对苯二胺的聚合
对苯二胺与对苯二甲酸酰氯缩聚成对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）的聚合体。
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第二阶段
聚合体溶解在溶剂中再进行纺丝，制得所需要的纤维材料。
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简单流程图
间歇缩聚连续缩聚气相缩聚
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3）耐化学稳定性

芳纶纤维介绍

芳纶

芳纶(芳族聚酰胺纤维)可能是最知名的特种纤维，由尼龙而来，且与尼龙极其类似。芳纶中含5％直接与两个芳香环相连的酰胺键。著名的品牌，包括杜邦的Nomex和Kevl~，以及日本帝人公司与Kevl~非常相似的Twaron纤维。Kevl~的强度和模量比传统的高强尼龙纤维，分别高2倍和9倍。

Kevlar能够应用于如下领域：防弹材料、复合材料支撑物，振动延续阻滞物、轮胎增强材料，高应力作业下的机械橡胶布、高强低延伸的绳索。Nomex与Kevlar在化学组成上不同，它用异酞酰胺取代对酞酰胺，从而获得有优异耐热性的纤维，在高温条件下有优异的性能。

随着芳纶在安全和强力市场领域应用的深入，市场应用将会缓慢增加，但其量不会显著扩大，问题在于产量／价格／利润之间的相互关系。从Spandex大量上市导致价格下降的经验来看，如果纤维价格下跌20％-50％，纤维的产量将会急剧增加芳纶纤维全称为"聚对苯二甲酰对苯二胺"，英文为Aramid fiber，是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。芳纶的发现，被认为是材料界一个非常重要的历史进程。

芳纶的发明:20世纪60年代由美国杜邦（DuPont）公司成功地开发并率先产业化;

芳纶的发展:

在30多年的时间里，芳纶纤维走过了由军用战略物资向民用物资过渡的历程，价格也降低了将近一半。现在国外芳纶无论是研发水平还是规模化生产都日趋成熟。在芳纶纤维生产领域，对位芳酰胺纤维发展最快，产能主要集中在日本和美国、欧洲。如美国杜邦的Kevlar纤维，荷兰阿克苏诺贝尔（Akzo Nobel）公司（已与帝人合并）的Twaron 纤维，日本帝人公司的Technora纤维及俄罗斯的Terlon纤维等。间位芳酰胺纤维的品种有Nomex、Conex、Fenelon纤维等。美国杜邦生产的Kevlar纤维，目前就有Kevlar一49、Kevlar－29等十多个牌号，每个牌号又有数十种规格的产品。杜邦公司在去年宣布将扩大Kevlar纤维的生产能力，该扩建项目预计在今年年底完工。帝人、赫斯特等芳纶生产的知名企业也不甘示弱，纷纷扩产或联合，并积极开拓市场，希望成为这个朝阳产业的生力军

芳纶纤维

目录1 芳纶纤维 2 间位芳纶 3 对位芳纶 4 其他新型耐高温纤维 1 芳纶纤维 2 间位芳纶 3 对位芳纶 4 其他新型耐高温纤维芳纶纤维 - 芳纶纤维芳纶是一种高强度、高模量、低密度和耐磨性好的有机合成的高科技纤维。它的全称是芳香族聚酰胺纤维。1974年，美国贸易联合会( U.S，Federal Trade Commission，FTC)将它们命名为“aramid fibers”，我国称为芳纶。其定义是：至少有85%的酰胺链(-CONH-)直接与两苯环相连接。根据此定义，可把主要化学链和环链脂肪基的一般聚酰胺聚合物和其清楚的分开。 20世纪60年代初，美国杜邦公司首先开发出具有优良热稳定性的间位芳给-HF-1，即Nomex纤维；1966年，公司又生产出了对位芳纶即Kevlar纤维；1972年日本帝人公司生产出对位芳纶Conex纤维；1986年荷兰Akzo公司生产出Twaron纤维；1987年日本帝人公司生产出Technora纤维。而我国于1972年开始进行芳纶的研制工作，并于1981年通过芳纶14的鉴定，1985年又通过芳纶1414的鉴定，它们分别相当于美国杜邦公司的Kevlar 29和Kevlar 49。芳纶可分为邻位、间位及对位3种，而邻位无商业价值。对位芳纶主要有Kevlar（杜邦）、Technora（帝人）、Twaron（原AkzoNobel，现并人帝人）等；J司位芳纶主要有杜邦的Nomex、帝人的Conex等。对位芳纶的主链结构具有高度的规则性，大分子是以十分伸展的状态存在，它具有耐高温、防火、耐化学腐蚀及高的力学性能和抗疲劳性。它的强度为钢的3倍，为强度较高的涤纶工业丝的4倍，它的初始模量为涤纶工业丝的4—10倍，聚酰胺纤维的10倍以上。它的稳定性好，在150℃温度下收缩率为0。它在高温下仍能保持较高的强度，如在260℃温度下仍可保持原强度的65%。间位芳纶的大分子链呈锯齿状，它具有优良的物理力学性能，如强度、断后延伸率等。同时还拥有极佳的耐火和耐氧化性。它在260℃温度连续使用lOOOh后，其强度仍能保持原强度的65%;在300℃高温下使用7cf，仍能保持原强度的50%；它的0强度约为500℃；在火焰中难以燃烧，离开火焰后具有自熄性；它在酸、碱、漂白剂、还原剂及有机溶剂中的稳定性很好。同时还具有良好的抗辐射性能。纤维主要性能见表2-17。表2-17世界各国生产的主要芳纶的性能比较商品名密度／(g／cm3)抗拉强度/GPa抗拉模慑/GPa断裂伸长率／%Kevlar-29Kevlar-49Kcvlar-l49NomexTwa ronTechnora劳纶 14141. 441. 451. 471. 57144-1. 451. 391. 432. 92. 82. 30. 342. 83. 42. 98721301446. 080-12572103巭3.6巭2.4巭1.531巭3.3-2.O巭4.6巭2.7由于芳纶其独特的物理性能和化学性能，使得其广泛用于国

芳纶纤维的电导率

芳纶纤维是一种新型高科技合成纤维，其主要特性包括超高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等。然而，关于芳纶纤维的电导率，文献资料中并没有明确的提及。

电导率是衡量材料导电性能的指标，通常用于描述材料中电流流动的能力。不同材料的电导率会有所不同，一般来说，金属材料的电导率较高，而非金属材料如塑料、橡胶等的电导率较低。

虽然芳纶纤维本身具有较高的强度和模量，但其导电性能相对较低。然而，这并不意味着芳纶纤维在所有应用中都表现出不良的导电性能。在某些特定的环境下，例如电磁屏蔽或抗干扰应用，芳纶纤维的低导电性能反而成为其优点。

总之，关于芳纶纤维的电导率具体数值，没有明确的文献资料可以参考。但可以推断，其电导率应相对较低，这与芳纶纤维的其他物理特性相一致。在实际应用中，芳纶纤维的导电性能可以根据具体需求进行调整，以满足不同场景的要求。

芳纶纤维复合材料

芳纶纤维复合材料是一种具有优异性能的高级复合材料，它由芳纶纤维和树脂

基体组成，具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材、建筑等领域。芳纶纤维复合材料的出现，为各行业的发展带来了新的机遇和挑战。

首先，芳纶纤维复合材料具有极高的强度和模量，是一种理想的结构材料。芳

纶纤维本身就具有很高的拉伸强度和模量，再加上树脂基体的增强作用，使得复合材料的强度和刚度大大提高。因此，在航空航天领域，芳纶纤维复合材料被广泛用于制造飞机机身、发动机零部件、卫星结构件等，极大地提高了航空器的性能和安全性。

其次，芳纶纤维复合材料具有优异的耐高温性能。芳纶纤维在高温下仍能保持

较高的强度和模量，而且不会软化或熔化，因此在高温环境下仍能保持良好的性能。这使得芳纶纤维复合材料在航空、航天、汽车等领域得到了广泛的应用，例如用于制造发动机零部件、制动系统、燃气轮机叶片等。

此外，芳纶纤维复合材料还具有良好的耐腐蚀性能。芳纶纤维本身具有很强的

化学稳定性，不易受到酸碱、溶剂等腐蚀介质的侵蚀，而且树脂基体的隔离作用能有效保护纤维材料，使其在恶劣环境下仍能保持良好的性能。因此，在海洋工程、化工设备、石油钻采等领域，芳纶纤维复合材料也得到了广泛的应用。

总的来说，芳纶纤维复合材料具有优异的性能，被广泛应用于各个领域，为各

行业的发展带来了新的机遇和挑战。随着科技的不断进步，相信芳纶纤维复合材料会在更多领域展现出其巨大的潜力，为人类社会的发展做出更大的贡献。

芳纶复合材料的结构

芳纶复合材料是由芳香族聚酰胺纤维和一种或多种材料复合而成的材料。其结构特点主要包括以下几个方面：

1.芳香族聚酰胺纤维：芳纶纤维是一种由芳香基团和酰胺基团组成的线性聚合物，具有优异的力学性能、稳定的化学结构、理想的机械性质，如超高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、质量轻和耐磨损等。

2.复合结构：芳纶复合材料通常由芳纶纤维和一种或多种其他材料组成，这些材料可以是金属、陶瓷、橡胶、树脂等。这种复合结构可以充分发挥不同材料的优点，使得整个复合材料具有优异的综合性能。

3.增强相：在芳纶复合材料中，芳纶纤维通常作为增强相，通过与基体的结合，提供复合材料的主要承载能力和优良的力学性能。

4.界面相：为了提高芳纶复合材料的性能，通常需要在芳纶纤维和基体之间建立一个良好的界面。这种界面可以通过各种界面处理技术来实现，如表面涂层、化学处理等。

5.基体相：基体相是复合材料中的另一个重要组成部分，它主要起到粘结纤维和传递载荷的作用。根据所使用的基体材料不同，芳纶复合材料的性能和应用领域也会有所不同。

总之，芳纶复合材料的结构特点在于其由多种材料组成，并具有良好的界面相和各向同性的力学性能。这种材料可以广泛应用于航空航天、军事、汽车、体育等领域，作为结构材料或功能材料使用。

高性能纤维(碳纤维、芳纶纤维和聚乙烯超高分子纤维)

高性能纤维

一、中国高性能纤维复合材料需求将日渐强劲，尤其是航天航空、汽车、风电等领域。根据 JEC 集团研报显示，最近几年全球复合材料需求增长一半都在亚洲，亚洲尤其中国市场增长较快，预计到2013 年中国将占据全球复合材料市场增长 43%的份额；目前国内复合材料用于交通运输的比例相对比较小，只占5%，低于全球 24%平均水平；在工业设备领域比例为10%，也低于全球26%的平均水平。目前高性能纤维在飞机上的比例为50%-80%，波音公司预计到2025年中国运输飞机数量将是原有的3倍；国内风电和汽车领域需求旺盛，高性能纤维复合材料作为一种先进的轻质高强材料，符合风力发电机组大容量发展趋势，迎合汽车安全、轻型化发展方向。

二、世界三大高性能纤维：

1）碳纤维：目前全球碳纤维产能已供过于求，虽然国内碳纤维进口依赖率高达 83.9%，进口替代空间大，但国内碳纤维技术仍待突破，目前进口碳纤维产品价格已逼近国内生产成本。我们认为碳纤维价格若维持低位，将促进碳纤维在高端产业和工业领域中的普及应用，由于碳纤维每一级的深加工都有高幅度的增值，碳纤维下游复合材料企业将从中直接受益。

2）芳纶纤维：目前全球芳纶纤维整体已出现供过于求局面，但其中芳纶 1414 的供求形势依旧偏紧。国内芳纶纤维消费旺盛，年复合增长率约为 30%。我们认为，随着供给增加，国内高温滤料用芳纶 1313 或将出现产能过剩，芳纶 1313 在需有一定技术含量的防护领域、芳纶纸高端产品应用领域市场潜力大；国内芳纶1414 主要依靠进口，供给是关键。

高性能纤维

制备方法
大多数高性能特种纤维采用湿法纺丝制成。有些纤维制备工艺难度较大，如先用传统的纺丝技术纺出线型或分子量较低的纤维，然后再分别进行环化、交联、金属螯合、高温热处理、表面物理化学处理或等离子体处理等工序方能制得成品纤维;还有的需要采用乳液纺丝、反应纺丝、液晶纺丝、干喷湿纺、相分离纺丝、高压静电纺丝、高速气流熔融喷射和特殊的复合纺丝技术等新型纺丝工艺；也有的利用现有的合成纤维，通过功能团反应获得各种离子交换基团或转化为纤维。
主要分类
高性能纤维按性能可分为耐腐蚀性纤维、耐高温纤维、抗燃纤维、高强度高模量纤维、功能纤维和弹性体纤维等。
①耐腐蚀纤维：即含氟纤维。有聚四氟乙烯纤维、四氟乙烯-六氟丙烯共聚纤维、聚偏氯乙烯纤维、乙烯-三氟氯乙烯共聚纤维等。
②耐高温纤维：有聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯砜酰胺纤维、聚酰胺酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维等。
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芳纶纤维
芳纶纤维全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”，芳纶纤维主要分为两种，对位芳酰胺纤维(PPTA)和间位芳酰胺纤维(PMIA)。芳纶纤维在防弹材料方面的需求持续增长，同时与节能、环保相关的领域需求量也不断增长。世界芳纶的生产能力约8.2万吨/年(其中，对位芳纶5.5万吨/年、间位芳纶2.3万吨/年)，生产主要掌控在美国杜邦手中。芳纶产品用于防弹衣、头盔等约占7%～8%，航空航天材料、体育用材料约占40%、轮胎骨架材料、传送带材料等约占20%，高强绳索等约占13%。而作为增强材料，芳纶有其不可替代的作用。

纤维增强材料

纤维增强材料是一种常用于工程结构中的材料，它具有轻质、高强度、耐腐蚀

等特点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域。本文将对纤维增强材料的种类、特性和应用进行介绍。

首先，纤维增强材料可以分为无机纤维增强材料和有机纤维增强材料两大类。

无机纤维增强材料主要包括玻璃纤维、碳纤维和陶瓷纤维。玻璃纤维是一种常见的增强材料，具有优良的绝缘性能和耐腐蚀性能，广泛应用于建筑材料、船舶制造等领域。碳纤维是一种高强度、轻质的材料，被广泛应用于航空航天和汽车制造领域。陶瓷纤维具有耐高温、耐腐蚀的特性，常用于高温工程结构中。有机纤维增强材料主要包括碳纤维、聚酯纤维和芳纶纤维等，具有重量轻、强度高、耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。

其次，纤维增强材料具有优良的特性。首先，它具有优异的机械性能，高强度、高模量，可以提高工程结构的承载能力。其次，纤维增强材料具有优良的耐腐蚀性能，能够在恶劣环境下长期稳定工作。此外，纤维增强材料具有良好的热稳定性和耐高温性能，适用于高温工程结构中。另外，纤维增强材料的密度轻，可以减轻工程结构的自重，提高整体性能。最后，纤维增强材料具有良好的设计可塑性，可以根据工程需求进行设计和加工。

最后，纤维增强材料在工程领域中有着广泛的应用。在航空航天领域，纤维增

强材料被广泛应用于飞机机身、发动机零部件等结构中，可以提高飞机的性能和安全性。在汽车制造领域，纤维增强材料被应用于汽车车身、悬挂系统等零部件中，可以减轻汽车自重，提高燃油经济性。在建筑工程领域，纤维增强材料被应用于混凝土结构、钢结构等材料中，可以提高工程结构的耐久性和安全性。

芳纶纤维增强的先进复合材料制品说明

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 (1)

1.1 概况 (1)

1.2 芳纶品种及性能 (1)

1.3 芳纶纤维产品形态及复合材料的成型方法 (3)

1.4 芳纶纤维复合材料的应用 (3)

2 原材料 (5)

2.1 聚氨酯树脂 (5)

2.2 芳纶纤维 (7)

3 制作工艺 (8)

3.1成形方法的选择 (8)

3.2 芳纶1313 (10)

4 修补及性能检测 (10)

4.1 缺陷 (10)

4.2 芳纶表面改性 (10)

5 参考文献 (13)

1 芳纶纤维增强的先进复合材料的应用

1.1 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”(K velar)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。

芳纶在光纤中的运用

芳纶在光纤中的运用主要体现在光纤通信领域。光纤通信是一种利用光缆传输信息的技术，其核心是将信息通过光信号的形式在光纤中传输。

芳纶是一种聚酰胺类高性能纤维，在光纤通信中常用作光纤的增强材料。光纤通信中使用的光纤一般由芳纶材料强化，以增加其耐拉强度和抗拉伸性能。芳纶具有优异的机械性能和高温稳定性，能够承受光纤拉伸时的高应力和温度变化，并保持光纤的光学传输性能。

此外，芳纶也可以用于制备光纤涂层。光纤涂层是光纤表面的保护层，用于保护光纤的内芯，减小光信号在光纤中的传播损耗。芳纶具有高熔点和高玻璃转化温度，能够在高温条件下保持较好的物理性能，使得芳纶涂层能够满足光纤通信中的要求，提供良好的光学性能和保护效果。

总之，芳纶在光纤中的运用使得光纤具有了更好的耐力和耐高温能力，提高了光纤通信的可靠性和稳定性，使得光纤通信成为现代通信技术中不可或缺的重要组成部分。

芳纶纤维复合材料

芳纶纤维复合材料LT

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

1.1 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。

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。

1.2 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

芳纶纤维介绍

芳纶纤维全称为"聚对苯二甲酰对苯二胺",英文为Aramid fiber（杜邦公司的商品名为Kevlar），是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。芳纶的发现，被认为是材料界一个非常重要的历史进程。

芳纶纤维是重要的国防军工材料，为了适应现代战争的需要，目前，美、英等发达国家的防弹衣均为芳纶材质，芳纶防弹衣、头盔的轻量化，有效提高了军队的快速反应能力和杀伤力。在海湾战争中，美、法飞机大量使用了芳纶复合材料。除了军事上的应用外，现已作为一种高技术含量的纤维材料被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个方面。在航空、航天方面，芳纶由于质量轻而强度高，节省了大量的动力燃料，据国外资料显示，在宇宙飞船的发射过程中，每减轻1公斤的重量，意味着降低100万美元的成本。除此之外，科技的迅猛发展正在为芳纶开辟着更多新的民用空间。据报道，目前，芳纶产品用于防弹衣、头盔等约占7～8%，航空航天材料、体育用材料大约占40%；轮胎骨架材料、传送带材料等方面大约占20%左右，还有高强绳索等方面大约占13%。

芳纶主要分为两种，对位芳酰胺纤维（PPTA）和间位芳酰胺纤维（PMIA），自20世纪60年代由美国杜邦（DuPont）公司成功地开发出芳纶纤维并率先产业化后，在30多年的时间里，芳纶纤维走过了由军用战略物资向民用物资过渡的历程，价格也降低了将近一半。现在国外芳纶无论是研发水平还是规模化生产都日趋成熟。在芳纶纤维生产领域，对位芳酰胺纤维发展最快，产能主要集中在日本和美国、欧洲。如美国杜邦的Kevlar纤维，荷兰阿克苏诺贝尔（Akzo Nobel）公司（已与帝人合并）的Twaron纤维，日本帝人公司的Technora纤维及俄罗斯的Terlon纤维等。间位芳酰胺纤维的品种有Nomex、Conex、Fenelon纤维等。美国的杜邦是芳纶开发的先驱，他们无论在新产品的研发、生产规摸上，还是在市场占有率上都是世界一流水平，仅他们生产的Kevlar纤维，目前就有Kevlar一49、Kevlar－29等十多个牌号，每个牌号又有数十种规格的产品。杜邦公司在去年宣布将扩大Kevlar纤维的生产能力，该扩建项目预计在今年年底完工。帝人、赫斯特等芳纶生产的知名企业也不甘示弱，纷纷扩产或联合，并积极开拓市场，希望成为这个朝阳产业的生力军。

新型高性能骨架材料芳纶在汽车胶管中的应用

新型高性能骨架材料在汽车胶管中的应用

郑海波陈晋阳

（安徽中鼎密封件股份有限公司宁国242300）

摘要：

用于汽车胶管增强的骨架材料有很多种，如棉纤维、涤纶纤维、维纶纤维、尼龙纤维等等。随着汽车工业的发展，对胶管的耐温、耐压及耐久性能提出了更高的要求，上述这些纤维的性能已不能适应汽车工业发展的需要，因此新型高性能纤维材料在汽车胶管产品中的应用将会越来越广泛。本文主要介绍了新型高性能纤维材料芳纶纤维的性能特点及其作为骨架材料在汽车胶管中的应用。

关键词：芳纶纤维汽车胶管针织编织缠绕

一．纤维骨架材料在国内汽车胶管中的应用现状

在汽车上要装配多种多样的胶管，如燃料管、加热器管、散热器管、动力转向管、涡轮增压器胶管等等，用来完成燃料、水、气等的输送及动力传递。每辆车大约需用70m胶管。由于是用于汽车中，使用条件苛刻，性能要求高，组装要方便，质量要求也越来越高。近些年来，国内胶管企业通过引进技术与自行开发，研制生产了一批适应汽车使用要求的不同类型胶管，如空调管、液压制动管、水箱胶管、氟树酯低渗油管等。这些胶管的生产，逐步改变了以前全部依赖进口的局面，实现了部分胶管产品的国产化。但由于受传统胶管制造方法及原材料选择范围小的条件制约，国内胶管企业目前所使用的增强骨架材料仍以涤纶纤维及锦纶纤维为主，其中涤纶纤维使用最为广泛。国内涤纶纤维制造厂现已具备了从原丝生产到后道加捻、热稳定、浸胶等一整套完整的工艺技术。锦纶纤维由于其湿热收缩大的缺陷，使其在胶管中的应用受到一定的限制，国内所生产的锦纶纤维湿热收缩率更大，因此不能在汽车胶管产品中得到广泛应用，目前部分使用锦纶纤维的胶管企业，仍以进口为主。用涤纶纤维和锦纶纤维增强的胶管，受纤维本身的强度及耐热性低的限制，使得胶管的耐压能力、耐热及耐久性能大打折扣，不能为中高档轿车配套。尤其是汽车中的动力转向管这类使用压力较高的胶管，采用涤纶和锦纶增强纤维就不能达耐压要求。为了顺应国内汽车工业的发展，近几年来，国内胶管生产企业纷纷寻求并引进了高强度的芳纶纤维作为胶管骨架增强材料，芳纶纤维以其独有的高强度，高模量、高耐温及优异的耐久性能，迅速在汽车胶管中得到广泛应用。

芳纶纤维及其发展现状

芳纶1414纤维及其研究进展

1.芳纶纤维简介

Kevlar纤维是芳香族聚合物纤维,是以对苯二胺和对苯二甲酰为原料,在有机溶液中进行低温缩聚,得到高性能、高结晶度的树脂釆用液晶纺丝新技术,溶于浓硫酸或六甲基酸酷胺等一些溶剂中配成纺丝原液,然后用干湿法纺丝的技术制备而成。Kevlar纤维的分子链是由苯环和醜胺基按一定规律排列而成。醜胺基团的位置又都在苯环的直位上,故而这种聚合物具有良好的规整性,致使Kevlar纤维具有高结晶度。这种刚性的聚集状分子链,在纤维轴向是高取向的,分子链上的氢原子将和其它分子链上的基(酷胺基团内)结合生成氢键,成为高聚物分子间的横向联结。Kevlar纤维这种苯环结构,使它的分子链难于旋转,高聚物分子不能折叠,又是伸展状态,形成体状结构,从而使纤维具有很高的模量。聚合物线性结构的分子间排列十分紧密,在单位体积内可容纳很多聚合物分子,这种高致密特性使纤维具有较高的强度。此外,这种苯环结构由于环内电子的共辆作用,使纤维具有化学稳定性,又由于苯环结构的刚性,使高聚物具有晶体的本质,使纤维在高温状态下具有尺寸稳定性。

2.表面处理纤维

借助超临界二氧化碳的溶胀及携带性能，将六亚甲基二异氰酸酯（&’）( 携带进入芳纶中，并对纤维进行改性，利用力学性能测试!红外光谱!扫描电镜!)*射线光电子能谱方法测试了纤维的力学性能以及纤维与基体树脂的界面黏附性能，观察了纤维的表面形貌，分析了纤维表面的元素分布等结果表明：经改性的纤维强度及模量均有提高；纤维表面变得粗糙，+ 元素含量明显增加，极性基团增加；复合材料界面剪切强力明显增加，表明纤维更适合用作复合增强材料。

高分子材料芳纶

间位芳纶
芳纶纤维
• 聚间苯二甲酰间苯二胺是排列规整的锯齿型大分子，
在熔融以前就已经分解，玻璃化温度Tg为270℃，在 •间位芳纶的突出特点是优异的耐高温性，良
好的尺寸稳定性，优良的可纺性、防火性和
耐腐蚀性。
400℃时，纤维逐渐发脆、炭化直至分解，但是丌会产生熔滴；在火焰中丌延燃，具有较好的阻燃性，限氧指数LOI为29％～32％。
芳纶的分类、结构、性能
芳纶纤维
间位芳纶
全称聚间苯二甲酰间苯二胺，即MPIA，分子结构为
间位芳纶
芳纶纤维
• 该纤维内部大分子沿纵向取向，取向度很高，生成了大约100％的次晶结构。 • 具有极强的链间结合力，抗拉强度可达2.2 N／tex以上，弹性模量达48 N／tex，是一般锦纶的9～l0倍，丌但可以耐酸碱，而且对橡胶有良好的粘着力。
就快结束了。。。。
芳纶纤维
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用芳纶材料制成的头盔和芳纶陶瓷混合制成的防弹芳纶盔戴耳机状用芳纶材料制成的头盔，上面的点是手枪近距离射击后留下的弹痕待装成品衣，能防AK47的钢芯弹但比较重
谢谢！
实用举例
芳纶简介
芳纶纤维
• 芳纶是一种高强度、高模量、低密度和耐磨性好的本质耐热阻燃纤维。它的全称是芳香族聚酰胺纤维，简称芳纶,PPTA。
• 商用芳纶主要分间位芳纶和对位芳纶两大类。间位芳纶主要有杜邦的Nomex、帝人的Conex等；对位芳纶主要有杜邦的Kev1ar、帝人的Twaron、 Technora等。