芳纶纤维PPT演示课件

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芳纶纤维的历史很短，发展很快。
1960年美国杜邦公司研制商品名为Nomex纤维。 1968年开始研制对位芳香族聚酰胺纤维。 1972年工业化，并取名为Kevlar纤维。 Kevlar有很多品种：
Kevlar、 Kevlar-29、 Kevlar-49、 Kevlar -68、 Kevlar-100、 Kevlar-119 、 Kevlar-129、 Kevlar-149
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独特而稳定的化学结构赋予芳纶1313诸多优异性能，通过对 这些特性加以综合利用，一系列新产品不断地开发出来，在安 全防护、高温过滤、电气绝缘、结构材料等领域的应用越来越 广，普及程度越来越高，已成为军事、产业、科技等许多领域 不可或缺的重要基础材料。
由于芳纶1313生产工艺极其复杂、技术难度大、投资成本 居高不下等原因，长期以来，世界上仅美国、日本有能力生产， 并控制着全球芳纶市场。值得骄傲的是，在我国，异军突起的 烟台氨纶股份有限公司经过数年攻关，冲破各种艰难险阻，终 于掌握了芳纶1313关键技术，并成功地实现了工业化生产,纽 士达（NEW STAR），使我国成为世界上第四个芳纶生产国，打 破了少数发达国家在这一领域的市场垄断。
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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 1. 对苯二甲酰对苯二胺的聚合
第一阶段
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
CO
CO NH
NH
n
O
O
Cl C
C Cl + NH2
NH2
这一类纤维有Kevlar、 Kevlar－29、 Kevlar－49
Twaron（荷兰恩卡公司）、我国的芳纶II（芳纶1414）。 这一类纤维是目前世界上生产的主要品种，也是重要的复合 材料的增强材料
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为制得更高强度和模量的纤维，改进 纤维的耐疲劳性能，采用各种芳环和杂环 的二胺和二酰氯，与对苯二酰氯和对苯二 胺共聚。尚处于研制和试生产阶段。
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(1) 聚对苯甲酰胺 (聚对胺基苯甲酰) 纤维Poly (P-benzamide) 简称 PBA纤维。
NH
CO
n
O
NH2
C Cl
这类纤维有“B”纤维（美国杜邦公司早期产品）、我国 的芳纶I（芳纶14）和HGA纤维（前苏联）
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(2)聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 Poly (P-Phenlene terephthalamide) 简称PPTA纤维
晶性质的大分子进行纺丝。
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液晶从宏观性能上看属于液体，但从微观角度 或光学角度来研究，又有晶体的性质。液晶是介于 固体和液体之间的中间相物质。
液晶分类
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棒状分子通过垂直于分子长 轴方向的强相互作用，互相平行 排列成层状结构，分子轴垂直于 层面。棒状分子只能在层内活动。
近晶型
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胆甾型
棒状分子分层平行排列， 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360º后复原。
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低温溶液缩聚法， 不能用熔融缩聚法
原因：聚对苯二甲酰对苯二胺是刚性链分子，分 子链段的自由旋转受到阻碍，玻璃化温度与熔点 温度较高。
常选用溶剂：六甲基磷酰胺、N-甲基吡咯烷酮及二 甲基乙酰胺等。
为防止对苯二甲酰的水解，反应体系及溶剂中的含 水量要严格控制。
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低温溶液缩聚法可得到特性粘度大于5的聚合体，但生产 效率低。溶剂（HMPA)有毒，因此又发展了气相缩聚方法。
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PPTA溶液具有高浓度低粘度的特点
O
Cl C
O
NH2
C Cl + NH2
商品名有美国杜邦的Nomex，我国的芳纶1313等。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
高温性能好，高温下的强度保 持率好，以及尺寸稳定性、抗氧化 性和耐水性好，不易燃烧，具有自 熄性，耐磨和耐多次曲折性好，耐 化学试剂，绝热性能也较好。
强度和模量低，耐光性较差。
用途：主要用于易燃易爆环境的工作服，耐高温绝缘材料， 耐高温的蜂窝结构。
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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
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对于纺丝来说，应用向列态液晶。 此种液晶分子溶液在流动取向相中相互穿越，且其粘度比 各向同性液体低。 聚合物PPTA在溶液中呈一定取向状态，为一维有序紧密排 列，也就是纤维中所希望得到的分子排列。在外界作用下，分子 很容易沿作用力方向取向，这就是具有液晶性质的大分子有利于 成纤的原因。
2.4.1高模量有机纤维
高性能纤维结构的共同点： ①非常高的分子取向（结晶度）； ②有序的侧向排列； ③非常低的轴向缺陷含量。
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已商业化的高性能有机纤维有： 1）刚性分子链有机纤维 （1）芳香族聚酰胺纤维（芳纶）。 （2）聚芳酯纤维。 （3）PBO纤维。 2）柔性分子链有机纤维 （1）聚乙烯纤维。 （2）聚乙醇纤维。
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主要品种：
Kevlar-29 Kevlar-49
主要用于绳索、电 缆、涂漆织物、带 和带状物，以及防 弹背心等。
用于航空、 宇航、造船 工业的复合 材料制件。
Kevlar
主要用于橡胶增强，制造轮 胎、三角皮带、同步带等
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2.2.4 芳纶的分类
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聚间苯二甲酰间苯二胺纤维
CO CO NH
NH n
将对苯二胺与对苯酰氯蒸汽保持在 325℃，与加热到200℃的氯气混合，反 应器的温度保持在202℃到250℃之间， 反应后进行冷却，然后分离可得到聚合 物，其特性粘度为3.1。
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1）纺丝工艺流程
溶解浓硫酸
干湿法纺丝
聚合物PPTA
纺丝溶液
水洗、干燥
热处理
（Kevlar-29）
Kevlar-49
2）纺丝溶液 PPTA的纺丝成形常常采用浓硫酸为溶剂，形成具有液
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一、概述
芳纶纤维
凡聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺链构成，且 其中至少85％的酰胺基直接键合在芳香环上，每个重复 单元的酰胺基中的氮原子和羰基均直接与芳香环中的碳 原子相连接并置换其中的一个氢原子的聚合物称为芳香 族聚酰胺树脂，由它纺成的纤维总称为芳香族聚酰胺纤 维(简称芳酰胺纤维)，我国定名为芳纶纤维。