高性能化工新材料及其应用(二) 芳纶纤维及其应用

高性能化工新材料及其应用（二）芳纶纤维及其应用孙酣经柴宗华（化工新材料生产力促进中心，１０００１１）１芳纶纤维简介芳纶纤维即芳香族聚酰胺纤维，是以芳香族化合物为原料经缩聚纺丝制得的合成纤维。主要品种有聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维...     

新型高性能纤维M5的结构与性能

介绍了一种新型液晶芳族杂环聚合物,聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑)(简称M5).简述了聚合物的分子结构特征,以及由此聚合物干喷湿纺成型制备的高性能纤维,并通过与其它高性能纤维的比较,阐述了M5纤维优良的性能,特别是其良好的压缩与剪切特性,并展望了M5纤维的应用前景.     

聚对苯撑苯并二噁唑的合成方法进展

聚对苯撑苯并二噁唑是一类具有独特刚性结构的芳香族液晶高分子,因其具有高强度、高模量及耐高温性能而成为杂环聚合物中最有发展潜力的一类聚合物,并受到广泛关注。总结、分析了近年来制备聚对苯撑苯并二噁唑的方法,如对苯二甲酸法、对苯二甲酰氯法、DAR/TPA盐法等,并展望了聚对苯撑苯并二噁唑聚合物的发展方向和趋势。     

芳纶树脂基复合材料的应用与发展

<正>1概述芳纶树脂基复合材料是以合成树脂为基体,以芳纶为增强材料经复合而制成的一种新型工程材料。芳纶具有低密度、高比强度、高比模量、耐冲击、耐腐蚀、阻燃等优异性能,是理想的有机纤维增强材料。芳纶主要分为3类:对位芳纶、间位芳纶和芳纶Ⅲ。对位芳纶是对位芳香族聚酰胺纤维的简称,即聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,国内称其为     

CaCl1和多巴胺处理对芳纶纤维表面结构与性能的影响

采用氯化钙(CaCl2)乙醇溶液和多巴胺水溶液浸渍法对芳纶纤维表面进行改性处理,对改性后芳纶纤维表面的化学结构、微观形貌、表面粗糙度、单丝拉伸强度和芳纶纤维/环氧树脂复合材料的界面性能等进行了测试分析.结果表明,采用CaCl2乙醇溶液处理芳纶纤维后,芳纶纤维表面有刻蚀出的沟槽,表面粗糙度增大,芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度明显提高,同时由于纤维结构受到破坏,单丝拉伸强度下降了11.12％;采用多巴胺水溶液处理时,芳纶纤维表面沉积了聚多巴胺涂层,表面粗糙度增大,芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度进一步提高,纤维结构几乎不受影响,单丝拉伸强度降幅较小;采用CaCl2乙醇溶液和多巴胺水溶液先后处理芳纶纤维后,纤维表面的聚多巴胺涂层更致密,复合材料的层间剪切强度达到最大值,同时改性后的纤维具有一定的抗紫外性能,此方法改性效果最优.     

纤维增强树脂基复合材料防弹性能影响因素及破坏机制

以超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE)纤维、S-玻璃纤维、芳纶1414纤维和杂环芳纶纤维增强聚烯烃(Polyolefin,PO)和水性聚氨酯(Waterborne Polyurethane,WPU)树脂,采用热压工艺制备正交单向无纬(UD)结构复合材料装甲板;通过装甲板弹道极限速度测试,研究了纤维增强树脂基复合材料装甲板防弹性能的影响因素;通过体视显微镜观察装甲板侵彻破坏形貌,分析了纤维增强树脂基复合材料的破坏机制。结果表明:UHMWPE纤维增强PO树脂基复合材料的防弹性能与UHMWPE纤维的强度和模量呈正相关,但纤维模量对复合材料防弹性能的影响随着纤维模量的增大而逐渐变弱;在WPU树脂体系下,四种纤维的防弹性能由高到低依次是UHMWPE纤维、杂环芳纶纤维、芳纶1414纤维、S-玻璃纤维;纤维增强树脂基复合材料装甲板中纤维破坏方式有迎弹面纤维被剪切冲塞、中部被纤维拉伸变形后剪切、背弹面纤维被拉伸断裂,中部纤维拉伸变形是消耗子弹动能的主要方式。     

半芳香聚酰胺合成研究现状

简介了半芳香聚酰胺的几种常用合成工艺,综述了均聚半芳香聚酰胺和共聚聚酰胺两个方向的合成研究现状,列举了几种典型的均聚和共聚半芳香聚酰胺的性能和应用方向.指出新品种半芳香聚酰胺的开发主要以在现有半芳香聚酰胺的基础上二元或多元共聚、填料增强的方法获得目标产品为主,以合成新型的均聚半芳香聚酰胺为辅;同时指出新型芳杂环二羧酸或芳杂环二胺是合成新型聚酰胺有价值的原料单体之一.     

高性能纤维增强树脂基复合材料的研究进展

高性能纤维增强树脂基复合材料在航空、航天等领域应用广泛,本文论述了高性能纤维如碳纤维(CF)、超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)、芳纶纤维、PBO纤维的表面改性方法、改性效果的表征手段及改性纤维增强树脂基复合材料的研究进展和方向。     

芳香聚酰胺材料在膜分离领域应用研究进展

芳香聚酰胺材料在高性能纤维领域应用广泛,其分子结构中大量的苯环和酰胺键赋予了芳香聚酰胺材料优异的耐热性能和力学性能.常用芳香聚酰胺材料主要有聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)、聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)两种,它们具有耐热、亲水和耐化学性好等优点.随着分离膜应用领域的拓展,对分离膜性能的要求日益提高.制膜技术的发展使...     

PBO纤维性能及表面改性的研究进展

目的综述聚对苯撑苯并二唑(PBO)纤维的性能及其表面改性方法的研究进展。方法从PBO纤维的力学性能、热稳定性、化学稳定性及光稳定性等方面进行简单说明;从化学表面刻蚀、共聚改性、偶联剂处理、等离子体处理、辐射处理及生物载体处理等对PBO纤维表面改性方法进行阐述。结果 PBO纤维性能优异,但纤维表面化学惰性极强,必须对其进行表面改性;各种改性方法各有优缺点。结论目前的PBO纤维表面改性方法仍然存在较多的不足,有待发现一种环保且高效的改性方法。     

热压温度对芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸微区结合特征的影响

针对国产间位芳纶纸力学性能不足的问题,采用芳纶1414(聚对苯二甲酰对苯二胺)短切纤维与芳纶1313(聚间苯二甲酰间苯二胺)浆粕复合,制备芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸,研究不同温度下芳纶1414纤维/1313浆粕复合原纸的热压性能,分析纸张的强度性能;采用SEM、压汞仪和FTIR研究芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸的内部结构变化。阐述热压温度对芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸热压过程中短切纤维与浆粕之间的相互作用以及微区结合特征的影响。结果表明:芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸在热压温度为280℃、热压时间为6min、热压压力为15 MPa条件下,短切纤维与浆粕之间黏结状态良好,自制芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸孔隙率为23.21%,其抗张指数最大值为212.2N·m·g~(-1),为Nomex T410纸强度的两倍。FTIR结果表明,随着热压温度的升高,纸张中未形成新的化学键,芳纶分子间氢键缔合程度明显增大,是芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸强度提高的主要原因。     

苯并二噁唑系列聚合物的合成及其光电性能的研究

以4,6-二氨基-1,3-苯二酚盐酸盐为原料,分别与对苯二甲酸、1,4-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、2,5-噻吩二甲酸、4,4’-(1,2-二苯基乙烯)二甲酸、反丁烯二甲酸在多聚磷酸介质中反应,合成了单环的聚(1,4-亚苯基)苯并二噁唑(PBO)、稠环的聚(1,4-亚萘基)苯并二噁唑(1,4-PNBO)和聚(2,6-亚萘基)苯并二噁唑(2,6-PNBO)、杂环的聚(2,5-亚噻吩基)苯并二噁唑(PTBO)、含有两个苯环的聚-4,4’-亚(1,2-二苯乙烯基)苯并二噁唑(4,4’-PDPEBO)和直链烯烃的聚亚乙烯基苯并二噁唑(PBOV)。采用傅立叶红外光谱、元素分析对系列聚合物的结构进行了表征。利用电导率仪和荧光光谱仪,对系列聚合物的结构与性能之间的关系进行了分析。研究结果表明,PBO、1,4-PNBO、2,6-PNBO、4,4’-PDPEBO、PTBO和PBOV电导率依次减小;系列聚合物的荧光发射光谱和激发光谱的形状都相近,聚合物的最大发射峰波长是一致的,其中2,6-PNBO的荧光强度最强。     

芳纶1313纤维纸基复合材料及其研究进展

高性能芳纶1313纤维纸基复合材料是航空航天、船舶、电子、绝缘等领域的重要材料,目前在国内还没有厂家正式投产,在国际上也被美国杜邦公司和日本帝人公司垄断生产.重点论述了芳纶1313纤维纸基复合材料的纤维组成、性能以及应用前景,并评述了国内外芳纶1313纤维和芳纶1313纤维纸的研究进展.近年来国内该材料的发展较为迅速,该课题组成功实施产业化项目后,有望打破杜邦公司的垄断地位.     

PBO纤维的合成及改性研究进展

液晶高分子PBO(聚对苯撑苯并二噁唑)纤维是一种高强度、高模量、耐腐蚀的高分子材料,在耐热性材料和力学特性增强材料方面有着广阔的应用前景,被视为继Kevlar纤维之后在航空航天等领域中的新一代超级纤维.对PBO纤维的合成及改性研究作了较详细的概述,并对各种方法进行了比较.     

硅烷偶联剂及氧化石墨烯二次改性对芳纶纤维界面性能的影响EI北大核心CSCD

为改善芳纶纤维(PPTA)与丁腈橡胶(NBR)复合材料之间的界面强度,采用硅烷偶联剂A172和氧化石墨烯(GO)对芳纶纤维表面进行接枝改性处理,并对处理前后的芳纶纤维进行化学结构、表面形貌及H抽出力分析。利用SEM对抽出纤维表面和橡胶基芳纶纤维复合材料截面进行微观结构分析。结果表明:硅烷偶联剂和氧化石墨烯对芳纶纤维进行二次表面改性后,纤维表面含氧基团增加,化学活性提高,处理后表面存在明显的表层附着物,纤维结构未发生明显损伤且表面粗糙度得到明显改善。每个处理阶段后H抽出力均有提高,且氧化石墨烯二次改性后的芳纶纤维H抽出力提高效果最佳,从18.192 MPa提高到48.748 MPa,芳纶纤维与丁腈橡胶的界面结合力得到了显著提升,从而证实了硅烷偶联剂和氧化石墨烯二次改性芳纶纤维的有效性,为橡胶基芳纶纤维复合材料性能的研究提供了参考。     

聚碳酸酯基聚氨酯/芳纶纤维复合材料的制备与性能

以聚碳酸酯二元醇为软段,利用预聚体法制备了系列聚碳酸酯基聚氨酯/芳纶浆粕纤维(Aramid pulp)复合材料,研究了芳纶浆粕纤维对聚碳酸酯基聚氨酯弹性体(PUE)力学性能的影响。采用扫描电镜、X射线衍射、差示扫描量热分析、热重分析、红外光谱及电子拉伸机等测试仪器对聚氨酯复合材料的结构与性能进行了表征和分析。结果表明,芳纶浆粕纤维能有效实现对聚氨酯弹性体的增强作用,其中对撕裂强度的增强尤为突出。当芳纶浆粕纤维用量为0.5%时,复合材料的撕裂强度由106 k N/m提高到120 k N/m,表现出最好的力学性能;芳纶浆粕纤维在聚氨酯中分散均匀,提高了复合材料的热稳定性。     

聚对苯撑苯并二(口恶)唑原纤化纳米纤维制备技术及结构性能

聚对苯撑苯并二(口恶)唑(PBO)纤维是一种具有多重原纤结构的高分子聚合物.通过机械力作用可以使PBO纤维发生原纤化,制备具有直径小于100 nm的PBO原纤化纳米纤维.文中对PBO纤维发生原纤化的历程及机理进行研究,扫描电镜观察发现PBO纤维的原纤化过程包括:脱除皮层、主干破坏、进一步原纤化等阶段,剥离和劈裂是原纤化的主要方式.经过原纤化处理的PBO纤维,呈现不同尺寸纤维组成的多分散体.打浆度70°SR的PBO原纤化纳米纤维的直径可达到50 nm,其保水值118％,纤维长度分布主要集中在0.3～0.5 mm,比表面积21.89 m2/g.以PBO原纤化纳米纤维为原料,通过湿法成形方式在抄纸系统上制备的纸基材料力学性能随着原纤化程度增加而增加.     

芳纶Ⅲ纤维拉伸性能的实验研究

测试了芳纶Ⅲ纤维的拉伸性能等,并与F-12和Kevlar-49纤维进行了对比.对由芳纶Ⅲ纤维与环氧树脂基体复合成型的单向纤维增强环形试样,测试了其拉伸强度、弹性模量和层间剪切强度,结果表明:芳纶Ⅲ纤维单向纤维复合材料的拉伸强度和弹性模量与F-12纤维相当,分别比Kevlar-49纤维要高出约25.7%和24.7%;但早期的芳纶Ⅲ纤维与环氧树脂基体的界面结合性较差,层间剪切强度仅为32.0～35.2MPa.     

芳纶纤维表面改性及其对芳纶/橡胶复合材料黏合性能的影响

以原位乳液聚合方法合成水性聚氨酯预聚体（WPUP）包覆纳米ZnO粒子（ZnO@WPUP）,将KOH预处理后的芳纶纤维浸渍在改性ZnO乳液中进行二次处理,进一步与天然橡胶硫化,得到ZnO@WPUP改性芳纶/橡胶复合材料,并通过FTIR、SEM和H抽出实验等测试分析ZnO@WPUP对芳纶/橡胶复合材料黏合性能的影响。结果表明：WPUP能有效提高ZnO分散性,随着WPUP含量增加,ZnO@WPUP在芳纶纤维表面分散更加均匀,纤维表面粗糙度增大,改善了芳纶纤维表面橡胶的黏附量,从而大幅度提高芳纶/橡胶复合材料的黏结强度。     

芳纶纤维复合材料界面粘结性能研究

为了改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,从自制树脂基体入手,针对芳纶纤维的结构特点,合成了一种新型树脂(AFR)作为基体,制备了芳纶/AFR复合材料.通过宏观力学、微观力学以及接触角测试等方法研究了AFR树脂与芳纶纤维之间的界面粘结性能.结果表明:AFR树脂对芳纶纤维的浸润性好,单丝拔出强度高,复合材料的横向拉伸强度及层间剪切强度高,这说明芳纶纤维与AFR树脂之间具有良好的界面粘结性能.