芳纶纤维复合材料 ppt课件
凯夫拉Kevlar纤维PPT课件
℃炭化 • 尺寸稳定性好，具有非常低的热收缩
29
四、凯夫拉纤维的性能
4. 化学性能：
• 氧化稳定性好，有极好的稳定性和很低的强度损 失，在有氧环境下，长时间使用的最高温度为 150度
• 有良好的耐碱性，耐酸性好于锦纶，具有良好的 耐有机溶剂、漂白剂以及抗虫蛀和霉变，对橡胶 有良好的粘附性，但耐日晒和抗紫外线能力差
34
五、Kevlar纤维的应用
1. 产业用纺织品：
• 缆绳类：升降机吊索、快艇绳索 • 编织线绳类：耐热缝线、发热线 • 编织带类：耐热带、安全带、运输带 • 织物：篷布、耐热帆布、降落伞用布 • 非织造布：耐热毡 • 土工布：增强格栅材料
35
五、Kevlar纤维的应用
2.防护服： • 防弹衣：防弹背心、防弹头盔 • 切割防护：安全手套、运动衣等 • 防腐蚀：工作防护服
38
锦纶1.14，聚酯1.38，碳纤维1.8 玻璃纤维2.25，钢丝7.8
17
四、凯夫拉纤维的性能
2.机械性能： 1）强伸性能：比强度、比模量高,对温度不敏感
单丝强度：22.9-26.5cN/dtex 捻系数对强度的影响：开始随捻度增加，强度增加，
并达到以最高值后，随后下降。最佳捻系数1.1。 自由长度：指纤维由于自身重量而断裂的长度，它等
30
Kevlar49纤维比热容
温度/K
比热kj/(kgK) 温度/K
比热kj/(kgK)
273
1220
473
2620
3231600523 Nhomakorabea2740
373
复合材料应用PPT课件
石墨烯/铜 复合材料
石墨烯/银 复合材料
石墨烯是目前发现的唯一存在的一种由碳原子致密堆积而成的二维蜂窝状晶格结构的环 保型碳质新材料,具有超大比表面积(2630 m 2/g),是目前已知强度最高的材料(达130 gpa)。
美国科学家研发了一 种全新的金属材料，能够 漂浮在水面上。在设计上， 这种镁合金基复合材料利 用中空碳化硅颗粒进行加 固，密度只有每立方厘米 0.92克，相比之下，水的 密度为每立方厘米1克。 无论是制造船只甲板、汽 车零部件、浮力模块还是 车辆装甲，这种新材料都 拥有广阔的应用前景
应力工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ下的耐高温材料。
陶瓷基复合材料（CMC）由于其本身耐温高、密度低的优势，在航空发动机上的应用 呈现出从低温向高温、从冷端向热端部件、从静子向转子的发展趋势。 CMC材料具有耐温 高、密度低、类似金属的断裂行为、对裂纹不敏感、不发生灾难性损毁等优异性能，有望取 代高温合金满足热端部件在更高温度环境下的使用，不仅有利于大幅减重，而且还可以节约 甚至无须冷气，从而提高总压比，实现在高温合金耐温基础上进一步提升工作温度400～ 500℃，结构减重50%～70%，成为航空发动机升级换代的关键热结构用材。
树脂基复合材料在国外先进航空发动机冷端上的主要应用部位
树脂基复合材料在短舱的主要应用部位
树脂基复合材料由于其优异的比强度和比刚度，最初应用于航空航 天领域，目前正在快速商业化到其他行业,如汽车和体育用品行业。树 脂基复合材料通过成分设计和结构设计，实现特殊应用，这种功能定制 设计能实现许多其他功能，如电、热、光和/或磁性性能。MGI列出了 树脂基复合材料的9个重点发展方向。
芳纶纳米纤维基导电复合材料的发展与应用
芳纶纳米纤维基导电复合材料的发展与应用芳纶是以芳香族大分子原料经缩聚纺丝制得的线性高分子纤维，具有机械性能强、质量轻、耐酸碱等优异性能，分为间位芳纶和对位芳纶［口。
间位芳纶(PMIA)全称为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，常称为芳纶1313纤维，由于间位芳纶聚合导致得到的聚合物呈锯齿状，强度模量都略低于对位芳纶，所以本文所介绍的芳纶以对位芳纶为主。
对位芳纶(PPTA)全称为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，常称为芳纶1414纤维，其分子结构如图1所示。
PPTA分子以一种网状相互交联的形式结晶成高聚物，分子链中被苯环分离的酰胺基团与苯环形成了π-π共朝结构，内旋位能高，使分子链呈现为刚性的平面棒状［1］。
以PPTA为原料利用造纸技术制备出的功能性薄膜材料，由于具有很好的抗冲击性、阻燃性和热稳定性，因此被广泛用于航空航天材料及军事领域。
但由于纤维表面光滑，缺少化学活性基团，限制了其在纳米复合材料中的应用［2］。
芳纶纳米纤维(ANFs)是将芳纶纤维通过处理制成的直径为十几到几百纳米、长度为几至几十微米的纳米化纤维［3］。
ANFs作为一种高分子纤维，分子间可以通过氢键作用结合制成芳纶纳米纸或芳纶纳米膜，由于具有较强的力学性能和良好的高温稳定性，被广泛用于特种纸的制备及航空航天重要的结构减重与耐高温材料。
ANFs既保留了芳纶纤维的化学组成和晶体结构，又具有较大的比表面积与长径比，因此可以与其他材料进行复合，在电池隔膜、复合增强材料和柔性电极等多个领域都显示出一定的应用潜能与发展前景。
图1对位芳纶的分子结构图Fig. IMolecularstruetureofpara-aramid柔性电子器件以其独特的柔性、延展性和高效、低成本的制造工艺，在信息能源、医疗和国防等领域具有广泛的应用［4］。
将纳米纤维材料与导电复合材料结合制作柔性、可穿戴电子器件已成为近些年来的研究热点。
由于ANFs具有良好的力学性能，以及纤维表面丰富的酰胺基团，其与导电材料复合应用在电磁屏蔽、传感、电化学储能等领域，具有广阔的发展前景。
芳纶纤维复合材料
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。
芳纶纤维的结构青岛大学课件
化学方面的原因(主要原因)
a. 官能团的分解，使增长的分子链失去活性。 b. 单体组分的非当量比,使分子链未端带的是相 同的官能团,发生“链封闭”作用,而使增长着的 分子链失去活性。 c. 原料中混有单官能团杂质也会发生“链端封 闭”作 用。 d. 分子链内部发生环化反应或分子间发生环化 反应等都会发生链端封闭作用而使反应终止。
Tf
脆化温 度Tb
线型无定型态高分子物的形变--温度曲线
玻璃化 温度Tg
粘流温 度Tf
第五节 合成纤维
一、基础知识
纤维：长径比几十倍以上（长：1mm～几 百 米；径：几微米（μm）～几十微米）
纤度：单位长度纤维的重量 。 旦：克数/9000米； 特（tex）：克数/1000米； 分特：克数/100米
而增加，链增长过程是逐步完成的。
2．缩聚反应的历程
① 链的开始 ② 链的增长
aAa + bBb
aABb + ab
③ 链终止
缩聚反应链终止的原因。
物理方面的原因
a． 随着缩聚反应的进行，单体浓度越来越小， 官能团发生反应的机会减少。 b．缩聚物的粘度增加，整个分子链移动困难， 碰撞机会减少。
C．粘度大，生成的低分子排不出去，发生可 逆反应。
树 脂: 指尚未与各种添加剂混合的高聚物。 填 料:（又称添加剂）提高制品的强度和耐热性并 可降低成本。20~50%）。 增塑剂:（又称软化剂）使制品具有韧性。增强可塑 性，降低脆性和刚性。 稳定剂：防止塑料老化，延长使用寿命。 润滑剂：防止塑料在成型过程中粘附压模，造成脱 落困难。 固化剂：加速高聚物分子间发生交联、硬化。 色 料： 使制品美观。
过
玻璃态 渡 高弹态
态
粘流态
10 芳纶纤维
芳纶纤维的强度和模量高，密度低，因而此种增强纤 维有很高的比强度和比模量。
水中的强度保留率高： 芳纶细纱在水中浸泡5min，而后在21℃水中测定其拉 伸性能，几乎没有影响。在88 ℃水中的强度有所下降，强 度保留率为21 ℃水中的85%。 收缩率和膨胀率小，具有良好的耐应力开裂性能，能 在很长的时间内保留很大的极限抗拉强度。
与温度的关系： 温度上升时，液晶溶液的粘度下降，但当粘度降到一 个最低值后，温度再上升，则粘度将大幅度增加，同时溶 液由各向异性状态向各向同性状态转变。纺织时要选择适 当的浓度和温度范围。 可纺区的温度范围比较窄
干喷湿纺工艺 高浓度、高温度的 PPTA液晶溶液在较高的喷 丝速度下喷丝，喷丝进入温 度低的凝固液浴，在凝固液 浴中，经过一个纺丝管，在 凝固液的作用下形成丝束， 绕到绕丝辊上，再经洗涤， 在张力下热辊上干燥。最后 在惰性气体中于较高的温度 下进行热处理。
胆甾型
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。
PPTA溶液具有高浓度低粘度的特点
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。 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。
2. 纺丝工艺
NH CO n
O NH2 C CH3
(2)聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 Poly（P-Phenlene terephthalamide）简称PPTA纤维
芳纶纤维PPT演示课件
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。
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
11
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。
4
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
5
2.2.4 芳纶的分类
6
聚间苯二甲酰间苯二胺纤维
CO CO NH
NH n
【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）。
芳纶纤维复合材料分解
实用于高性能复合材料的芳纶纤 维的主要品种
美国杜邦公司生产： ◆聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维 ◆聚对苯甲酰胺(PBA)纤维 日本帝人公司生产： ◆对位芳酰胺共聚纤维（Technora） 俄罗斯生产： ◆聚对芳酰胺苯并咪唑纤维(CBM) ◆APMOC纤维
杜邦公司PPTA纤维的主要牌号
◆虽然芳纶Ⅰ比芳纶Ⅱ的拉伸强度低约20%，但拉伸模量却高
出50%以上，相当于Kevlar-49的水平。 ◆芳纶Ⅰ的起始分解温度（474℃）比Kevlar-49的（520℃） 低，但分解终点温度相近。 ◆芳纶Ⅰ在高温下的强度保持率和热老化性能优于Kevlar49。
（2）PPTA的结构
PPTA化学结构的特点是： ◇由苯环和酰胺基按一定规律有序排列构成。酰胺基的 位置接在苯环的对位上。
◇在芳纶中，分子内的骨架原子通过强共价键结合； 高聚物分Байду номын сангаас间是酰胺基，由于酰胺基是极性基团， 其上的氢能够与另一个链段上酰胺基团中可供电子 的羰基（-CO-)结合成氢键，构成梯形聚合物，这种 聚合物具有良好的规整性，因此具有高度的结晶性。 ◇芳纶沿分子链方向（平行于纤维轴向）为强共价键； 垂直于纤维轴向的分子间以氢键相连，因而纤维显 现各向异性（在轴向，和E高；在横向，和E均较 低）。 ◇苯环呈大共轭键（键），它难于旋转，所以，大 分子链具有线性刚性伸直链（棒状）构型，从而赋 予Kevlar纤维高强度、高模量和耐热性。
芳纶在军事工业中的应用
应用于战略导弹： 20世纪70年代初期，用缠绕法制造了Kevlar-49增强环 氧树脂复合材料如下结构件： ◇ 美国核潜艇“三叉戟”C4潜地导弹的固体火箭发动机壳体； ◇美国战略型号MX陆基机动洲际导弹的三级发动机和新型潜地 “三叉戟Ⅱ”D5导弹的第三级发动机； ◇前苏联SS-24、SS-25铁路和公路机动洲际导弹各级固体发动 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。
芳纶纤维复合材料
芳纶纤维复合材料(总15页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除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................................. 错误!未定义书签。
概况......................................................... 错误!未定义书签。
芳纶品种及性能 ............................................... 错误!未定义书签。
芳纶纤维产品形态及复合材料的成型方法 ......................... 错误!未定义书签。
芳纶纤维复合材料的应用 ....................................... 错误!未定义书签。
2 原材料........................................................... 错误!未定义书签。
聚氨酯树脂................................................... 错误!未定义书签。
芳纶纤维..................................................... 错误!未定义书签。
3 制作工艺......................................................... 错误!未定义书签。
成形方法的选择................................................ 错误!未定义书签。
芳纶1313 ..................................................... 错误!未定义书签。
2024版《复合材料》PPT课件
如环氧树脂、聚酰胺、聚酯等，具有良好的粘结性、耐腐蚀性等 特点。
原材料预处理
包括清洗、干燥、剪裁、浸润等步骤，以确保原材料的质量和性 能。
成型工艺方法介绍
手糊成型
喷射成型
将纤维增强材料和基体材料手工逐层铺设在 模具上，通过手工涂刷或喷涂基体材料，形 成复合材料制品。
利用喷枪将基体材料和短切纤维同时喷向模 具表面，形成复合材料层。
复合材料可用于制造汽车发动机罩、底盘护板等部件，具 有减振、降噪和提高耐久性等优点。
建筑领域应用
结构构件
复合材料用于制造建筑结构如梁、板、柱等，具有轻质高强、耐腐蚀和耐候性等优点，如纤 维增强混凝土（FRC）在建筑中的应用。
外墙材料
复合材料可用于制造建筑外墙板、保温材料和装饰材料等，提高建筑的保温性能和美观度。
汽车工业应用
车身结构
复合材料用于制造汽车车身、车门、车顶等结构件，具有 减重、提高刚度和耐撞性等优点，如碳纤维复合材料在高 端跑车和电动汽车中的应用。
内饰部件 复合材料可用于制造汽车座椅、仪表盘、门板等内饰部件， 提高舒适性和美观度，如玻璃纤维增强塑料（GFRP）在 内饰中的应用。
发动机和底盘部件
光子复合材料
能够调控光的传播路径和性质， 具有隐身、光学存储等智能特性， 在光通信、光计算等领域具有重 要应用价值。
THANKS
汇报结束 感谢聆听
《复合材料》PPT课件
目录
contents
• 复合材料概述 • 复合材料的组成与结构 • 复合材料的制备工艺 • 复合材料的性能特点 • 复合材料的应用实例分析 • 复合材料的未来发展趋势
01
复合材料概述
定义与分类
定义
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。
芳纶纤维复合材料
芳纶纤维复合材料
首先，芳纶纤维复合材料具有超强的拉伸强度。
芳纶纤维的拉伸强度比钢材还要高出5倍以上，是其他合成纤维的10倍以上。
这使得芳纶纤维复合材料在承受高强度冲击或拉伸力的情况下能够保持稳定的结构，并且具有出色的抗撕裂性。
其次，芳纶纤维复合材料具有极佳的耐热性能。
芳纶纤维的软化温度高达500℃以上，在高温或火灾等极端环境下能够保持结构的完整性。
这种耐热性能使得芳纶纤维复合材料在航空航天和军事应用中非常重要，可以用于制造高温发动机薄壁零部件、防火阻燃材料等。
另外，芳纶纤维复合材料具有优秀的抗腐蚀性能。
由于芳纶纤维本身是一种化学惰性纤维，具有很高的抗化学腐蚀性能。
因此，芳纶纤维复合材料能够在酸、碱和其他化学溶剂等腐蚀性环境中长期稳定地使用，不会出现腐蚀、膨胀或变形等问题。
此外，芳纶纤维复合材料还具有轻质的特点。
相对于金属材料，芳纶纤维复合材料具有更轻的重量，可以大大减轻结构的负载，并提高整个系统的性能。
在航空航天领域，它可以用于制造飞机的机身和机翼，以减少飞机自重，提高飞行的效率和安全性。
综上所述，芳纶纤维复合材料是一种在高强度、高温、抗腐蚀等极端环境下表现出色的材料。
随着科技的进步和工艺的改进，芳纶纤维复合材料的应用领域将会进一步拓展，为人们的生活和工作带来更多的便利和安全保障。
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PPT课件
12
芳纶的化学性能
⊙热稳定、耐火、不溶、自熄性材料。真空中长期使 用温度为160℃，-60℃也不脆；
⊙ Tg =（250~400）℃；
⊙热膨胀系数低（300℃以下，纵向为负值）； ⊙具有良好的耐化学介质性（但不耐强酸、强碱）； ⊙耐疲劳、耐磨、电气绝缘、透电磁波。 ⊙对紫外线敏感。
PPT课件
◇芳纶沿分子链方向（平行于纤维轴向）为强共价键； 垂直于纤维轴向的分子间以氢键相连，因而纤维显
现各向异性（在轴向，和E高；在横向，和E均较
低）。
◇苯环呈大共轭键（键），它难于旋转，所以，大 分子链具有线性刚性伸直链（棒状）构型，从而赋 予Kevlar纤维高强度、高模量和耐热性。
PPT课件
10
芳纶Ⅰ与芳纶Ⅱ力学性能的比较
我国芳纶纤维的主要牌号
◆我国于20世纪70年代跟踪研制，于80年代初期试生产出聚 对苯甲酰胺（PBA）纤维，定名为芳纶Ⅰ（芳纶14） ；
◆又于80年代中期试生产出PPTA纤维，定名为芳纶Ⅱ（芳纶
1414），可批量生产。
PPT课件
7
（1）聚对苯甲酰胺（PBA）纤维
原料：对氨基甲苯甲酰氯盐或亚硫酸胺苯甲酰氯 PBA纤维工艺过程： ▼在有机极性溶剂中，经低温缩聚得到PBA树脂。 ▼溶液纺丝（或制成粉末，再在溶剂中配成向列型液晶再约20%，但拉伸模量却高
出50%以上，相当于Kevlar-49的水平。 ◆芳纶Ⅰ的起始分解温度（474℃）比Kevlar-49的（520℃）
低，但分解终点温度相近。 ◆芳纶Ⅰ在高温下的强度保持率和热老化性能优于Kevlar-
49。
PPT课件
8
（2）PPTA的结构
13
芳纶的不足
⊙耐光性差，暴露于可见光和紫外线时会产生光致 降解（即力学性能下降和褪色）。用高吸收率材 料对Kevlar纤维增强聚合物基复合材料作表面涂 层，可以减缓其光致降解；
⊙溶解性差； ⊙抗压强度低； ⊙吸湿性强，吸湿后纤维性能变化大，因此应密封
保存，在制备复合材料前应增加烘干工序。
PPT课件
纤维名称 密度 拉伸强度 (g/cm3) (cN/dt)
芳纶Ⅰ 原丝
1.42
热丝处理 1.46
8.8~10.1 16.0~17.7
芳纶Ⅱ 原丝
1.44
热丝处理 1.45
19.5~21.2 19.5~21.2
初始模量 延伸率 (cN/dt) ( %)
340~400 903~1062
5.5~6.5 1.5~2.0
14
芳纶的缺陷
◇沿纵向排列的杂质 Na2SO4；
◇孔洞； ◇表皮轴向裂纹（长
20~24nm、宽6~11nm）。
PPT课件
15
碳纤维(a)、芳纶纤维(b)和玻 璃纤维(c)的断口比较
(a)
(b)
PPT课件(c)
16
（4）芳纶复合材料的应用
芳纶复合材料被誉为全球材料皇冠上的钻石，
位列三大高性能材料之一。其产业化进程对我国国 防建设、主导型工业项目（如大型飞机、高速列车、 造船、电力、电子信息、建材等）具有至关重要的 影响。在军工领域、芳纶复合材料大量应用于飞机、 舰船、潜艇、坦克、导弹、雷达的高性能结构件和 特种电子设备。在民用领域，主要用于航天、航空、 高速列车及汽车的高性能结构件、轨道交通、核电、 水电和电网工程中大型电机、变压器高端绝缘材料， 建筑用高性能隔热阻燃材料，高端电路板和印刷、 医用材料等。
PPTA化学结构的特点是： ◇由苯环和酰胺基按一定规律有序排列构成。酰胺基的
位置接在苯环的对位上。
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◇在芳纶中，分子内的骨架原子通过强共价键结合； 高聚物分子间是酰胺基，由于酰胺基是极性基团， 其上的氢能够与另一个链段上酰胺基团中可供电子 的羰基（-CO-)结合成氢键，构成梯形聚合物，这种 聚合物具有良好的规整性，因此具有高度的结晶性。
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。
芳纶纤维复合材料
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芳纶是由芳香族聚酰胺树脂纺成的纤维。
凡聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺键构成，且其中至少有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直接与 芳香环中的碳原子相连接并置换其中一个氢原子的聚合物，称为芳香族聚 酰胺树脂。
国外称为芳酰胺纤维,我国定名为芳纶
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实用于高性能复合材料的芳纶纤 维的主要品种
美国杜邦公司生产： ◆聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维 ◆聚对苯甲酰胺(PBA)纤维 日本帝人公司生产： ◆对位芳酰胺共聚纤维（Technora） 俄罗斯生产： ◆聚对芳酰胺苯并咪唑纤维(CBM) ◆APMOC纤维
354~400 624~703
3.5~5.5 2.5~3.5
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（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。
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杜邦公司PPTA纤维的主要牌号
在复合材料中应用最普遍的是PPTA纤维，Du pont公 司PPTA纤维的主要牌号有： ◆第一代（RI型）：Kevlar-29、Kevlar-49 ◆第二代(Hx系列）：Ha（高粘接型）、Ht（Kevlar-129、 高强型）、He（Kevlar-100、原液着色型）、Hp （Kevlar-68、高性能中模型）、Hm（Kevlar-149、高 模型）、He（Kevlar-119、高伸长型）。
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芳纶在军事工业中的应用
应用于战略导弹：
20世纪70年代初期，用缠绕法制造了Kevlar-49增强环 氧树脂复合材料如下结构件：
◇ 美国核潜艇“三叉戟”C4潜地导弹的固体火箭发动机壳体； ◇美国战略型号MX陆基机动洲际导弹的三级发动机和新型潜地
“三叉戟Ⅱ”D5导弹的第三级发动机； ◇前苏联SS-24、SS-25铁路和公路机动洲际导弹各级固体发动