芳纶碳纤维参数

第七讲-纤维复合材(FRP)加固法

碳纤维加固应用的几种典型方式（柱子抗弯）
碳纤维复合材的应力应变关系
碳纤维复合材设计计算指标
ห้องสมุดไป่ตู้性能项目
单向织物（布）
条形板
高强度I级
高强度II 级
高强度I级
高强度II 级
抗拉强度设计值ft（MPa）
重要构件一般构件
1600 2300
1400 2000
1150 1600
1000 1400
弹性模量设计值Ef（MPa）
重要构件一般构件
2.3×105
2.0×105
1.6×105
1.4×105
拉应变设计值
f
重要构件一般构件
0.007 0.01
0.007 0.01
0.007 0.01
0.007 0.01
碳纤维复合材用于混凝土结构加固的条件
• 被加固的混凝土结构构件，其现场实测混凝土强度等级不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘接强度不得低于1.5MPa。 • 外贴纤维复合材加固钢筋混凝土结构构件时，应将纤维受力方式设计成仅承受拉应力作用。
vb 碳纤维箍条强度折减系数； Af 2nf bf tf 同一截面碳纤维箍条断面积； hf 箍条侧面高度； sf 箍条间距。
受弯构件斜截面加固设计计算
受弯构件斜截面加固设计计算
抗剪强度折减系数 vb 值
条带加锚方式
环形箍及胶锚或钢加织物压
加锚封闭板锚 U形条的一般
箍
箍
U形箍
均布荷载或剪
修补胶的安全性能指标
胶体抗拉强度（MPa）
>30
胶体抗弯强度（MPa）
>40，且不得呈脆性（碎裂状）破坏

芳纶三比吸能值

芳纶三比吸能值1. 简介芳纶是一种高强度、高模量、耐高温的纤维材料，常用于制作防弹衣、防护服等高性能应用。

芳纶纤维的性能指标之一就是吸能值，该值表示纤维在承受冲击或撞击负荷时能够吸收能量的能力。

芳纶三比吸能值是衡量芳纶纤维抗冲击性能的指标之一，以下将详细介绍芳纶三比吸能值的定义、测试方法以及影响因素。

2. 定义芳纶三比吸能值是指单位质量的芳纶纤维在冲击或撞击负荷下所吸收的能量与该纤维拉伸强度和模量之比。

3. 测试方法3.1 装置芳纶纤维的三比吸能值一般采用冲击试验仪来测试。

冲击试验仪通常包括一个冲击头、一个被试样和一个背夹。

3.2 测试步骤以下是芳纶纤维三比吸能值的测试步骤：1.准备被试样：根据标准规定，切割符合尺寸要求的芳纶纤维样品。

2.安装被试样：将被试样夹入背夹，并确保背夹能够夹紧被试样。

3.调整冲击头：根据被试样的尺寸和要求，调整冲击头的位置和高度。

4.进行冲击测试：开始进行冲击测试，通过冲击头向被试样施加一定的冲击力。

5.记录数据：记录冲击试验过程中的数据，包括冲击负荷和被试样的变形情况。

6.计算三比吸能值：根据冲击试验数据和芳纶纤维的拉伸强度和模量，计算出芳纶纤维的三比吸能值。

4. 影响因素芳纶纤维的三比吸能值受多种因素影响，下面介绍几个主要因素：4.1 纤维结构芳纶纤维的结构特点决定了其抗冲击性能。

纤维的分子结构、链段长度和排列方式等因素会直接影响纤维的吸能值。

4.2 纤维取向芳纶纤维的取向状态也会影响其吸能值。

纤维的取向度越高，纤维中的晶体结构越有序，吸能值越高。

4.3 纤维含水率芳纶纤维的含水率对吸能值也有一定影响。

适量的水分可以提高纤维的柔韧性，增加吸能值。

4.4 外界条件外界条件如温度、湿度等也会对芳纶纤维的吸能值产生影响。

在高温、高湿环境下，纤维的吸能值可能会降低。

5. 应用芳纶纤维的三比吸能值对于一些高性能应用具有重要意义。

在防弹衣、防护服等领域，芳纶纤维的吸能值决定了其能够承受的冲击力和撞击力，进而保护人身安全。

高性能增强材料——芳纶纤维

高性能增强材料——芳纶纤维安源摘要: 芳族聚酰胺纤维由美国杜邦公司于20世纪60年代首先开发并最早实现工业化生产。

该产品可以用做增强材料。

介绍芳族聚酰胺纤维的发展、性能、制备及其应用。

关键词：芳纶；性能；制备；应用1 概述增强材料就像树木中的纤维，混凝土中的钢筋一样，是复合材料的重要组成部分，并起到非常重要的作用。

它不仅能使材料显示出较高的抗张强度和刚度，而且能减少收缩，提高热变形温度和低温冲击强度等。

复合材料的性能在很大程度上取决于纤维的性能、含量及使用状态。

例如在纤维增强复合材料中，纤维是承受载荷的组元，纤维的力学性能决定了复合材料的性能。

芳纶是芳族聚酰胺纤维的通称,主要分为聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维(芳纶1414)和聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)纤维(芳纶1313)。

美国杜邦公司于20世纪60年代首先开发出芳纶1313和芳纶1414 ,并最早实现工业化生产(商品名分别为Nomex和Kevlar)。

1987年推出了KevlarHT、Kevlar68和Kevlar149。

1986年荷兰阿克苏(Akzo)公司生产出Twaron纤维; 1987年日本帝人公司生产出Technora纤维。

而中国于1972年开始进行芳纶的研制工作,并于1981年通过芳纶14的践定,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Kevlar29和Kevlar49。

2 全球芳纶纤维的发展概况全球芳纶纤维产能主要集中在日本、美国和欧洲，生产芳纶纤维的公司也较为集中，目前全球从事芳纶纤维生产的厂家主要有５个：美国杜邦公司（Kevlar）、日本帝人公司（Twaron、Technora）、俄罗斯卡明斯克化纤股份公司（SVM、Apmoc、Rusar）和特威尔化纤股份公司（SVM、Apmoc）、韩国科隆公司（Kolon），其他国家或公司仅有少量生产。

2009年，全球芳纶纤维生产能力约9.51万t／a，其中对位芳纶纤维产能约6.61万t／ａ，杜邦和帝人二家公司产能合计6.15万t／ａ，占对位芳纶纤维产能的93%；间位芳纶纤维的产能约为2.9万t／ａ，主要的生产公司仍为杜邦公司，产能为全球总产能的75%以上。

芳纶纤维

纤维的内部是垂直于纤维轴的层状结构所组成，层状结构则由近似棒状（苯环结构使它的分子链难于旋转、不能折叠，又呈伸展状态形成棒状结构，因而纤维具有高模量）纤维的晶粒所组成，晶粒长度依赖于分子量。Kevlar49 的平均分子量约为 40000，存在一些贯穿数层的长晶粒，它们加强了纤维的轴向强度，层中的晶粒互相紧密排列。
聚合物的分子链间由于氢键作用促使分子链排列得十分紧密，单位体积内可容纳很多聚合物分子，这种高的密实性使纤维具有较高的强度。
与此同时，由于苯环内的电子的共轭作用，使纤维具有化学稳定性。又由于苯环结构的刚性，使高聚物具有部分晶体的特征，因此纤维具有高温尺寸稳定性，例如高温下不致热塑化。并在高温下不发生分解。
2.2.3 耐化学稳定性
除强酸与强碱以外，芳纶几乎不受有机溶剂、油类的影响。芳纶的湿强度几乎与干强度相等。对饱和水蒸气的稳定性，比其它有机纤维好。芳纶对紫外线是比较敏感的。若长期裸露在阳光下，其强度损失很大，因此应加能阻挡紫外光的保护层。 KevIar纤维表面缺少化学活性基团，用等离子体空气或氯气处理纤维表面，可使Kevlar纤维表面形成一些含氧或含氮的官能团，提高表面活性及表面能，显著地改善对树脂的浸润性和反应性，增加界面粘结强度。
近晶型
（ii）向列型：棒状分子虽然也平行排列，但长短不一，不分层次，只有一维有序性，在外力作用下发生流动时，棒状分子易沿流动方向取向，并可流动取向中互相穿越。
向列型
（iii）胆甾型：棒状分子分层平行排列，在每个单层内分子排列与向列型相似，相邻两层中分子长轴依次有规则地扭转一定角度，分子长轴在旋转3600后复原。两个取向相同的分子层之间的距离称为胆甾型液晶的螺距。

芳纶III与碳纤维性能特点对比

芳纶III与碳纤维性能特点对比
芳纶III和碳纤维都是国防军工与国民经济发展的重要战略物资，属于技术密集型的关键材料，在航空航天、防弹材料、仪器防舱、电力电信、输送材料、体育用品等领域有广泛应用。

但他们性能特点上有着显著的差异，分别适用于不同的应用要求。

表1为芳纶III纤维与碳纤维的性能比较。

从纤维力学性能数据上来看，中
蓝晨光STARAMID F-3（芳纶III纤维）已超过碳纤维T700的强度，虽弹
性模量与碳纤维T700等碳纤维还存在差距，但芳纶III纤维和碳纤维有很
大的区别，不能简单的比较这些数据。

首先，芳纶纤维是电绝缘的，而碳纤维可以导电。

其次碳纤维虽然强度
较高，但是其破坏属“脆性”破坏，出现结构破坏前没有征兆，而一旦破坏，
就必须更换整个部件。

而芳纶纤维的破坏属“塑性”破坏，也相对容易修复。

此外，碳纤维材料对急剧变化的动载荷的承受力不如芳纶纤维。

例如，“911”事件中，五角大楼刚刚经过改建，在墙体内增加凯夫拉（芳纶1414）层，因此在遭到飞机撞击后，被撞击的楼体出现结构性破坏垮塌的时间要比钢结构的世贸中心晚了35分钟，因此仅有135人伤亡。

因此上述特点决定了碳纤维和芳纶III纤维在国防工业领域中承担着不同的任务。

尽管在高性能纤维增强复合材料领域有来自碳纤维的强有力竞争，但芳纶III及其复合材料具有抗张强度高、韧性好、耐疲劳、抗冲击、透波、易加工等优势使其成为某些领域不可替代的关键材料，如：雷达罩、防弹装甲、高温防护等。

尽管在固体火箭发动机、压力容器、航空复合材料等方面和碳纤维复合材料存在竞争，但目前两者不可能完全互相取代，将来的发展趋势是二者采用混编、交叉铺层等方式混用。

【专业讲堂】一文详细了解芳纶纤维复合材料的性能特点

【专业讲堂】一文详细了解芳纶纤维复合材料的性能特点芳纶纤维（Aramid fiber）全称为"聚对苯二甲酰对苯二胺"，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，芳纶纤维于1960s由美国杜邦公司（商品名为Kevlar）研发成功并商业化，因此在碳纤维出现之前，芳纶纤维一直占据着高性能纤维市场。

本文首先简述了芳纶纤维发展历程，随后重点针对芳纶纤维复合材料优异特性如高抗冲击、低重量、耐磨等进行了详细描述。

01 芳纶纤维发展简史上世纪60年代，美国杜邦公司全球首家以注册商标Kevlar引进和生产芳纶的公司，自1973年起芳纶纤维就开始在市场上销售。

芳纶是由一位波兰裔女化学家斯特凡妮娅·郭力克发现的，她当时正在进行一项研究，希望在轮胎制造中使用一种重量轻、强度特别强的材料来代替尼龙。

Kevlar纤维发明者——波兰裔女化学家斯特凡妮娅·郭力克如今芳纶复合材料中最有名的是杜邦公司的Kevlar凯夫拉纤维。

随着时间的推移，其他供应商也以不同的商业名称供应芳纶，包括：杜邦公司提供的Nomex、日本帝人公司提供的Twaron和T echnora、韩国T oray公司提供的Arawin、韩国Heracron公司提供的Kolon以及中国公司提供的一些产品。

因此，任何一种叫做Kevlar、Twaron或Nomex的材料实际上都是指芳纶，它具有特殊的性能，包括优异的抗冲击和耐磨性、耐高温性以及低重量。

由于这些特性，这种材料经常用于陆军、空军、水上运动和汽车运动，以及轮胎、服装和防护手套的制造和许多其他用途。

芳纶纤维材质防护手套02 芳纶纤维复合材料特点2.1 高抗冲击性和抗裂性芳纶纤维具有优异的抗冲击性能，并且由于其坚韧且可吸收大量能量而在压力下不会破裂。

它广泛用于制造防弹背心、船只、皮艇以及军用车辆部件的装甲。

芳纶纤维复合材料的抗冲击性能是碳纤维复合材料的5倍（采用落锤冲击方法测试）。

碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维加固钢筋混凝土的性能比较

的外观是白色，抗拉强度１５００～３５００ＭＰａ，比重为２．５— 土未被压碎。
２．６，弹性模量较低。在加固钢筋混凝土梁时，对提高刚度的
ＦＲＰ加固梁的开裂荷载，屈服荷载和极限荷载列于表
贡献不大，另外，玻璃不能抗酸腐蚀，在较高的持续荷载作用４，极限承载能力的增加从一层碳纤维的２８％到３层玻璃纤下，它可能过早地出现徐变破坏。所以建议，设计强度限定维的７８％，可以看出，多层ＦｌＩＰ对提高屈服后的承载能力有
３实验结果讨论３．１承载能力和破环模式
各种ＦＲＰ加固梁的承载能力及破环模式见表３。所有加固梁的破环均始于ＦＲＰ的开胶。开胶多发生在跨中。钢
格便宜。从经济、技术方面综合考虑是一种可取的材料。它筋屈服后，在跨中附近的的裂缝处出现开胶，导致破坏，混凝
为强度的３０％。
重要作用，在设计时采用了折减系数进行计算，即使有开胶
芳纶纤维增强聚合物（ＡＦＰｄ＇）为黄色，比重为】．４ — 现象的发生，设计仍偏于保守。
收稿日期：２０１０—０９—１７作者简介：路建印（１９７５一），男，河北省邯郸人，工程师，主要从事高等级公路养护工作。
面粘贴某种加固材料。用纤维增强聚合物（ＦＲＰ）作为加固
在相同条件下才能对各种纤维进行对比，为此，制作了

混杂比对交织芳纶碳纤维复合材料力学性能的影响

第35卷第5期2021年5月Vol.35,No.5May,2021中国塑料CHINA PLASTICS混杂比对交织芳纶碳纤维复合材料力学性能的影响杨莉，陈缘，丁峰,徐珍珍(安徽工程大学纺织服装学院，安徽芜湖241000)摘要：为了分析混杂比对层内混杂复合材料力学性能的影响，利用交织方式制备芳纶碳纤维混杂增强体织物，并通过交织物纬纱系统中芳纶与碳纤维的纱线配置比例调整碳纤维在增强体结构中的混杂比。

采用真空辅助成型技术制备层内混杂结构的芳纶碳纤维混杂(ACFH)复合材料，并对复合材料的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能进行测试。

结果表明，增强体纬向系统中芳纶与碳纤维的不均质性对ACFC复合材料经方向上的拉伸强度起消极作用;混杂比的增加对ACFC 复合材料的纬向拉伸破坏和弯曲损伤具有抑制作用;纬向上,ACFC复合材料的拉伸强度最高提高了近6倍,弯曲强度最小增加了4.04倍;芳纶与碳纤维混杂协同作用有利于ACFC复合材料的抗冲击性能改善，且混杂比存在最佳值。

关键词：碳纤维;芳纶纤维;混杂复合材料;力学性能中图分类号：TQ321.2文章编号:1001-9278(2021)05-0040-07DOI：10.19491/j.issn.1001-927&2021.05.007Influence of Hybrid Ratio on Mechanical Properties of Aramid/Carbon Hybrid Fiber Composites with Interwoven StructureYANG Li,CHEN Yuan,DING Feng,XU Zhenzhen(Department of Textiles and Apparel,Anhui Polytechnic University Wuhu,Anhui241000,China)Abstract：To analyze the effect of hybrid ratio on the mechanical properties of intralayer hybrid composites,an aramid/ carbon fiber-hybrid-reinforced fabric was prepared by interweave,and the blending ratio of carbon fiber in the reinforcement structure was adjusted by the ratio of aramid fiber to carbon fiber in the weft yam system.The aramid/carbon fiber-reinforced epoxy composites with a hybrid structure were prepared by vacuum assisted molding,and their tensile,flexural and impact properties were investigated.The results indicated that the heterogeneity of aramid and carbon fibers in the latitudinal reinforcement system had a negative effect on the tensile strength of the composites in the warp direction.The increase of hybrid ratio could inhibit the tensile and bending damage of the composites.In the weft direction,the tensile strength and bending strength of the composites increased by6and4.04times.The synergistic effect of aramid and cai^ bon fibers leads to an improvement in the impact resistance of the composites as well as an optimal hybrid ratio.Key words:carbon fiber；aramid fiber；hybrid composite;mechanical property0前言混杂纤维增强复合材料的概念最早是由日本的Hayashi提出的，旨在通过由2种或2种以上的增强纤维混杂达到弥补单一增强纤维存在的缺点和不足切。

芳纶纤维的密度

芳纶纤维的密度芳纶纤维是一种合成纤维，具有优异的性能和广泛的应用领域。

密度是物质单位体积的质量，对于芳纶纤维来说，其密度是一个重要的物理属性。

本文将详细介绍芳纶纤维的密度以及与其相关的知识。

一、芳纶纤维的基本概念和性质芳纶纤维是以芳香族聚酰胺为基本单位的合成纤维，具有许多优良特性。

它具有高强度、高模量、高玻璃转化温度（Tg）等特点，而密度也是其重要的性能指标之一。

据统计，芳纶纤维的密度约为1.38-1.45克/立方厘米，根据不同的牌号和品牌等因素，可能会有所差异。

二、芳纶纤维密度的影响因素1. 分子结构：芳纶纤维的分子结构对其密度有直接影响。

通常来说，芳纶纤维中聚酰胺的链段数以及分子量越大，其密度越高。

2. 纺丝工艺：芳纶纤维的纺丝工艺也会对密度产生影响。

在纺丝过程中，温度、拉伸倍数等参数的调控均可能引起纤维内部的结构变化，从而影响密度。

3. 拉伸处理：芳纶纤维在拉伸处理过程中，分子链会发生定向排列，从而导致纤维的密度发生变化。

一般来说，拉伸处理会使芳纶纤维的密度增加。

三、芳纶纤维密度与其他性能指标的关系1. 强度和密度：芳纶纤维的密度较大，而其强度非常高，这使其成为一种理想的高性能纤维材料。

芳纶纤维的高强度-密度比使其在航空航天、防弹材料等领域有着广泛的应用。

2. 保温性能和密度：芳纶纤维的高密度也使其具有较好的保温性能。

它可以有效隔热，并广泛应用于保温材料、阻燃材料等领域。

3. 密度和耐化学性：芳纶纤维的高密度赋予其较强的耐化学性能，可以耐受许多常见的化学物质的侵蚀。

因此，芳纶纤维在化工、能源等领域有着广泛应用。

综上所述，芳纶纤维的密度大约在1.38-1.45克/立方厘米之间。

芳纶纤维的密度受到多个因素的影响，如分子结构、纺丝工艺和拉伸处理等。

芳纶纤维的高强度-密度比和其他优异性能使其在各个领域有广泛的应用前景。

我们相信，通过不断的研究与发展，芳纶纤维的性能和应用将得到更大的突破。

芳纶浆粕主要性能指标
由芳纶长纤维为原料，采用特殊工艺加工成链状纤维，再经真空高温处理，使其表面呈蓬松毛羽状，沿纤维轴向排列许多微原纤，形成很大的表面积，具有良好的吸附性，能很好的与树脂及填料湿润结合，具有质地柔软，密度小，高强，高模及耐高温等特点。

另外在摩擦材料中还有硬度低，制动噪音低，不损伤制动对偶，抗冲击，摩擦系数稳定，磨损率低，强度高等优点。

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碳纤维短丝主要性能指标
采用聚丙稀腈基碳纤维长丝，经过筛选，整形，变性后短切为2-10mm的短纤维，在真空状态下经1800℃高温处理而成，主要用于土木建筑及工程塑料，特别是在摩擦密封材料中，已得到广泛的应用。

本产品具有强度高、比重低、耐酸碱、耐磨、耐高温等优良的性能。

如土木建筑中的碳纤维增强水泥，耐磨铺地材料，帘墙板，防腐蚀涂层，工程塑料中的复合管、板、棒；显示器玻壳；摩擦密封材料的汽车刹车片，离合器片，火车制动瓦以及特种密封等领域。

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芳纶纤维与碳纤维性能比较1

值得注意的是，芳纶纤维在以下方面明显优于碳纤维：a、芳纶纤维不导电（碳纤维导电），因此在地铁、工业厂房等结构中使用碳纤维就有很大的局限性甚至禁入性，此外，碳纤维用于混凝土结构补强，务必与钢筋隔离以防电化学腐蚀，而使用芳纶纤维则不受限此限制。

b、碳纤维布的抗剪强度较低，易折断，这使得施工时倒角处理要求较高，倒角半径不小于20mm,而芳纶纤维仅需10mm即可。

c、碳纤维的高弹性模量使其能承受长期静荷载，这是其最为突出的优点，而对于承受动载和局部冲击作用则芳纶纤维更具竞争力。

d、碳纤维在用于限制梁的扰度时同芳纶纤维布相比具有一定优势，但在施工的可操作性方面芳纶纤维无疑是更适合的材料。

e、碳纤维加固后的破坏模式是脆性（结构变形小，碳纤维布的极限延伸率小），没有明显征兆，因而作为结构设计，必须采用较大的安全系数。

实验表明，已破坏的素混凝土构件用芳纶纤维布外包补强后，再次加载，其破坏过程依然是塑性的。

“五角大楼晚塌35分钟，凯夫拉纤维功不可没”是一个极好的例证。

作为延性补强，芳纶纤维材料是理想的材料。

注意：上述两种纤维的强度均为材料本身的强度，而不是纤维布的强度，具体纤维布的强度如下：1）、碳纤维，0.11mm和0.167mm为常用的两种规格，强度3000MPa、由于碳纤维发生的是脆性破坏，破坏前没有一点征兆，所以考虑的安全储备系数一般为0.5～0.7，即能发挥的强度只有0.6×3000=1800MPa2）、芳纶纤维，AFS-40和AFS-60为常用的两种规格，厚度分别为0.193mm 和0.286mm，强度2060MPa、由于芳纶纤维的韧性特别好，它的安全储备系数一般为0.75—0.95，即它能发挥的强度有：0.85×2060=1751MPa所以强度的有效值是相当的，但碳纤维加固后的构件破坏形式为脆性破坏，使其比较适合于承受长期静载荷的结构，而芳纶纤维的抗局部冲击能力强（从早期的用于做防弹衣可以看出），因此比较适合于承受动载的构件。

复合材料第十章-芳纶纤维

复合材料第三部分复合材料的增强材料教学目的:通过本章的学习，掌握芳纶纤维的定义、分子结构式、结构及性能特点，芳纶纤维的优点、缺点及主要应用。

重点内容: 1、芳纶纤维的结构特征及与性能的关系。

2、常见几种芳纶纤维的分子式及特点难点:芳纶纤维分子结构与性能的关系。

第十章芳纶纤维1熟悉内容:芳纶纤维的发展历史及目前的主要应用。

2主要英文词汇： Kevlar---凯芙拉 Poly[P-benzamide]---对位芳香族聚酰胺纤维 Poly[p-phenlene terephthalamide]--聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 Aromatic Polymide Fibre---芳香族酰胺纤维 Kevlar, KF参考教材或资料：1、复合材料学----周祖福（武汉理工大学出版社，2004年） 2、现代复合材料----陈华辉邓海金李明（中国物质出版社,1998） 3、复合材料概论----王荣国武卫莉（哈尔滨工业大学出版社,1999） 4、复合材料--------吴人洁（天津大学出版社,2000） 5、复合材料科学与工程---倪礼忠,陈麒(科学出版社,2002) 6、复合材料及其应用—尹洪峰,任耘（陕西科学技术出版社,2003） 7、高性能复合材料学---郝元恺,肖加余 (化学工业出版社,2004) 8、新材料概论--- 谭毅, 李敬锋(冶金工业出版社,2004) 9、先进复合材料----鲁云朱世杰马鸣图（机械工业已出版社,2004） 10、复合材料--------周曦亚（化学工业出版社,2005）3410、芳纶纤维芳纶纤维：芳香族聚酰胺类纤维的通称。

国外商品牌号为凯芙拉（Kevlar）纤维（美国杜邦公司1968年开始研究，1973年研制成功），我国命名为芳纶纤维。

特点：高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、低密度的新型有机纤维。

用于：增强塑料、同步带、绳索、防弹板、复合材料的增强材料。

(整理)单向芳纶布

单向芳纶纤维布一、产品简介卡本芳纶布是新一代混凝土结构加固增强纤维材料，采用杜邦凯夫拉1414芳纶纤维开发，由于芳纶布具有高强度、高弹模、抗冲击性好、抗动载疲劳性好、耐腐蚀、耐久性、不导电等优越特性，在土木工程建设、加固工程等领域得到越来越广泛的应用。

二、产品特点1、抗冲击性好：芳纶纤维的弹性模量为110GPa，具有良好的延性，延伸率为2.0%。

芳纶材料首先通过形变吸收大量能量，它的破坏形式为塑性破坏，相比之下碳纤维的破坏形式为脆性破坏。

因此，芳纶材料广泛应用于航天航空领域、军事装备、防爆设施、桥梁墩柱加固等。

2、抗动载疲劳性能好：碳纤维具有很高的抗拉强度，但碳纤维的破坏形式为脆性破坏只能承受长期的静荷载性能，而芳纶纤维对于抗动载抗疲劳性能要求比较高的领域有着独特的优势。

因此，在进行结构加固应注意根据结构加固部位应力分布的特点，考虑采用芳纶纤维还是碳纤维进行加固。

同时，芳纶纤维的抗剪切性能是所有FRP材料中最强的，在进行抗剪加固时应考虑用芳纶纤维复合材料。

3、耐腐蚀性好：芳纶复合材料具有良好的耐酸碱腐蚀性能，海水中氯离子对混凝土结构有很强的腐蚀性，可导致混凝土碳化钢筋锈蚀。

所以，在一些海港码头工程的结构加固及防护工程中较为普遍采用芳纶纤维复合材料进行加固。

4、不导电性：非磁化性芳纶纤维是一种不导电的材料。

在地铁、高铁、仪器房和医院以及一些特殊工业厂房等对绝缘性要求很高的加固补强工程中，芳纶纤维复合材料比较适和。

5、施工方便：施工不需要大型机械设备和周转材料，易于操作，施工工期短。

三、适用范围1、混凝土梁、板和柱等建筑结构的抗剪、抗弯、延性和抗震加固补强;2、地铁隧道、车站、电气铁路的隧道，电脑房等需要绝缘的建筑物;3、交通、水利、核电和能源等基础设施的结构加固修复。

四、卡本单向芳纶纤维布技术参数1、单向芳纶纤维布力学性能指标产品型号单位重量（g/㎡）设计厚度(mm)抗拉强度(MPa)弹性模量(GPa)伸长率(%)保证强度(KN/m)CAS-280 280 0.193 ≥2000≥110≥2.0386 CAS-415 415 0.286 ≥2000≥110≥2.0572 CAS-623 623 0.430 ≥2000≥110≥2.0860 CAS-830 830 0.572 ≥2000≥110≥2.011442、单向芳纶纤维布电学性能指标项目性能指标体积电阻率（纤维体积含量48﹪）（Ω.cm）5×1015介电强度（纤维体积含量48﹪）（V/mm）24.4 介电常数（纤维体积含量58﹪） 3.3五、卡本单向芳纶纤维布操作流程施工工序施工准备→混凝土构件表面处理→配制并涂刷底层树脂→找平→粘贴芳纶纤维布→表面防护芳纶布系统施工工艺(一)施工准备拟定施工方案和施工计划，对所使用的芳纶纤维布、配套树脂、机具等做好施工前的准备工作。

芳纶纤维

1）PPTA纤维的制备过程
合成PPTA的原料包括： △对苯二甲酰氯（Terephthaloyl chloride）
△对苯二胺（p-phenglene diamine）
△强极性的酰胺类溶剂（二甲基乙酰胺或六甲基磷酸胺），选用强极性的酰胺类溶剂，是为了将开始生成的聚合物留在溶液中。
PPTA的合成
纤维名称密度拉伸强度初始模量延伸率
(g/cm3) (cN/dt)
(cN/dt) ( %)
芳纶Ⅰ 原丝
1.42
热丝处理 1.46
8.8~10.1 16.0~17.7
340~400 903~1062
5.5~6.5 1.5~2.0
芳纶Ⅱ 原丝
1.44
热丝处理 1.45
19.5~21.2 19.5~21.2
◇孔洞； ◇表皮轴向裂纹（长
20~24nm、宽 6~11nm）。
碳纤维(a)、芳纶纤维(b)和玻璃纤维(c)的断口比较
(a)
(b)
(c)
（3）芳纶的性能
物理性能 ⊙密度小，为1.44g/cm3 ⊙比强度高（高于碳纤维和硼纤维） ⊙比模量虽然较高，但低于碳纤维和硼纤维； ⊙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）； ⊙ Kevlar-149的弹性模量高于Kevlar-49； ⊙ Kevlar-149的高温强度保留率最高。
机； ◇法国的M4导弹的402K的壳体。
应用于战术导弹： ◇采用芳纶/环氧复合材料制作“潘兴”的航天顶级发动机、卫
星变轨固体发动机的壳体。应用于耐热隔热功能材料： ◇芳纶短切纤维或浆粕增强的三元乙丙(EPDM)橡胶基复合材料
的软片或带材用于最新的各种发动机的内绝热层。

凯夫拉纤维与碳纤维

产业现状
目前世界碳纤维产量达到4万吨/年以上，全世界主要是日本东丽、东邦人造丝和三菱人造丝三家公司以及美国的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA三家公司，以及德国SGL西格里集团，韩国泰光产业，中国台湾省的台塑集团，等少数单位掌握了碳纤维生产的核心技术，并且有规模化大生产。中国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代，80年代开始研究高强型碳纤维。多年来进展缓慢，但也取得了一定成绩。进入21世纪以来发展较快，安徽华皖碳纤维公司率先引进了500吨/年原丝、200吨/年PAN基碳纤维（只有东丽碳纤维T300水平），使中国碳纤维工业进入了产业化。随后，一些厂家相继加入碳纤维生产行列。从2000年开始中国碳纤维向技术多元化发展，放弃了原来的硝酸法原丝制造技术，采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。目前利用自主技术研制的少数国产T300、T700碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。碳纤维生产线随着近年来中国对碳纤维的需求量日益增长，碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持的新产品，成为国内新材料行业研发的热点。
Notes：

只有在碳化过程中不熔融，不剧烈分解的有机有些纤维要经过予氧化处理后才能满足这个要
纤维才能作为CF的原料。

求。
碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为230~430Gpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到 2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为 59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景。

芳纶纤维能效水平

芳纶纤维能效水平随着全球能源消耗不断增加，节能减排已成为全球共同的责任。

在各个领域中，纺织业是一个能源消耗较大的行业。

为了减少能源消耗，提高能效水平，芳纶纤维已成为纺织业中的一种重要材料。

本文将从芳纶纤维的特性、应用领域以及能效水平等方面进行详细阐述。

一、芳纶纤维的特性芳纶纤维是一种高性能纤维，具有以下几个特点：1、高强度：芳纶纤维的拉伸强度非常高，是普通聚酯纤维的6-8倍，是普通尼龙纤维的2-3倍，是普通丝绸的2-3倍，是钢的5倍以上。

2、高模量：芳纶纤维的模量比普通纤维高出5-10倍，可以承受较大的力和重量。

3、高温稳定性：芳纶纤维的耐热性能非常好，可以在高温环境下长时间使用，不会熔化或变形。

4、耐腐蚀性：芳纶纤维的耐腐蚀性能非常好，可以在酸、碱、盐等腐蚀性环境中长时间使用。

5、抗紫外线性：芳纶纤维的抗紫外线性能非常好，可以长时间暴露在阳光下而不会受到影响。

二、芳纶纤维的应用领域由于芳纶纤维具有高强度、高模量、高温稳定性、耐腐蚀性、抗紫外线性等特点，因此在以下领域得到了广泛应用：1、防弹材料：芳纶纤维具有极高的强度和模量，可以用于制造防弹材料。

2、航空航天领域：芳纶纤维可以用于制造航空航天领域的部件，如蒸汽涡轮机叶片、飞机机身等。

3、汽车领域：芳纶纤维可以用于制造汽车领域的部件，如发动机罩、车门等。

4、建筑领域：芳纶纤维可以用于制造建筑领域的部件，如钢筋混凝土增强材料、建筑外墙材料等。

5、纺织领域：芳纶纤维可以用于制造纺织品，如运动服、泳衣、钓鱼服等。

三、芳纶纤维的能效水平芳纶纤维作为一种高性能纤维，其能效水平也是非常高的。

具体表现在以下几个方面：1、能源消耗低：芳纶纤维在生产过程中的能源消耗非常低，相比其他纤维，其生产过程中的能源消耗可以降低10%-20%。

2、生产效率高：芳纶纤维的生产效率非常高，可以快速生产出大量的纤维，从而提高生产效率。

3、使用寿命长：芳纶纤维具有高强度、高模量、高温稳定性、耐腐蚀性、抗紫外线性等特点，因此在使用过程中不易磨损、老化，使用寿命长。

芳纶纤维的结构

芳纶纤维的结构、制备及应用综述摘要：芳纶是一种高科技特种纤维，它具有优良的力学性能，稳定的化学性质和理想的机械性质。

它的全称为“芳香族聚酰胺纤维”，1974年，美国贸易联合会将它们命名为“aramidfibers”，其定义是：至少有85％的酰胺链(—CONH—)直接与两个苯环相连接。

我国则将它们命名为芳纶，其全称也可简化为“芳酰胺纤维”。

它有一系列的产品，可用于航空航天工业、IT（信息技术）产业、国防工业、汽车工业等。

关键词：芳纶1313，芳纶1414，芳纶纤维结构，芳纶纤维应用、发展及制备一、芳纶纤维的简介芳纶全称芳香族聚酰胺纤维，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、耐酸碱、重量轻等优良性能，还具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。

二、芳纶的结构和性能芳纶可分为邻位、对位和间位3种，而邻位无商业价值。

自20世纪60年代由美国杜邦公司成功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度的历程，价格也降低了一半。

现在国外芳纶无论是研发水平还是规模生产都日趋成熟。

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。

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。

下面我们主要介绍一下对位芳纶和间位芳纶的代表产品，邻位因为无商业价值将不做介绍。

1、芳纶1414的结构和性能芳纶1414由对苯二胺（PPD）和苯二酰氯（TPC）这两种单体聚合而成。

在缩聚反应中，TPC和PPD反应生成聚合物聚对苯二甲酰对苯二胺，也就是PPTA。

结构式为；结构特点可以归纳为：1)分子链沿纤维轴向高度结晶排列。

2)纤维含有氢键系，这种氢键系沿其轴线有规则地折叠，并沿径向分布。

碳纤维布安全性能指标

碳纤维布安全性能指标碳纤维布设计计算指标性能项目抗拉强度设计值ft（MPa）弹性模量设计值Ef（GPa）抗应变设计值εf 重要构建一般构建重要构建一般构建重要构建一般构建0.007 0.01 0.007 0.01 单项织物（布）高强I级 1600 2300 2.3*105 高强II级2000 2.0*105 以上两个表格放在碳纤维的工艺里，以下这个表格放在芳纶布的工艺里碳布/芳纶布设计计算指标保证强度对比材料 280g芳纶布 200g碳布（II级） 200g碳布（I级） 415g芳纶布 300g碳布（II级） 300g碳布（I级）抗拉强度 2000 30003400 2000 3000 3400 材料系数 1.2 1.5 1.5 1.2 1.5 1.5 设计计算指标（MPa） 16672000 2300 1667 2000 2300 理论厚度（mm） 0.193 0.111 0.111 0.286 0.167 0.167设计保证强度（KN/m） 321.73 222.00 255.30 476.76 334.00 384.10 注：芳纶布材料系数一般构件取值为1.2某品牌芳纶布安全性能指标产品型号 C-280 C-415 C-623 C-830 单位重量（g/m2）280 415 623 830 设计厚度（mm） 0.193 0.286 0.430 0.572 抗拉强度（MPa）≥2000 ≥2000 ≥2000 ≥2000 弹性模量（GPa）≥110 ≥110 ≥110 ≥110 伸长率（%）≥2.0 ≥2.0 ≥2.0 ≥2.0 保证强度（KN/m） 386 572 860 1144碳纤维板加固碳纤维板加固特点：1、碳纤维板材是用碳纤维和树脂拉挤成型的复合材料，秉承了碳纤维自重轻，强度高和耐腐蚀等特性，纤维体积通常含量大于65% 。

2、抗拉强度是普通钢材的10倍以上，弹模优于钢材，具有优异的抗蠕变和抗震性。

芳纶碳纤维参数

第七讲-纤维复合材(FRP)加固法

芳纶三比吸能值

高性能增强材料——芳纶纤维

芳纶纤维

芳纶III与碳纤维性能特点对比

【专业讲堂】一文详细了解芳纶纤维复合材料的性能特点

碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维加固钢筋混凝土的性能比较

混杂比对交织芳纶碳纤维复合材料力学性能的影响

芳纶纤维的密度