两种对位芳纶纤维本体性能的对比研究

采用SEM、AFM和红外光谱对F-12芳纶纤维和国产芳纶Ⅲ纤维表面微观形态以及纤维化学结构进行了测试分析;通过芳纶复丝性能测试考核了两种纤维本体的力学性能。结果表明:两种芳纶纤维结构和化学成分相似,都具有"皮-芯"结构,表面具有较多的微观缺陷,且F-12芳纶纤维表面比国产芳纶Ⅲ纤维表面粗糙;两种芳纶纤维都是全芳香族聚酰胺结构;F-12芳纶复丝拉伸强度和断裂伸长率比国产芳纶Ⅲ纤维分别高出33.6%和62.5%但,拉伸弹性模量比国产芳纶Ⅲ纤维低11.9%。     

芳纶Ⅲ纤维湿法缠绕工艺研究

在综合考虑力学性能、耐热性能、浸润性能以及工艺性能的基础上,研制了一种适用于芳纶Ⅲ纤维湿法缠绕的基体配方。实验结果表明,该配方35℃下的初始黏度低(430mPa·s),适用期长(≥8h),完全满足湿法缠绕要求。配方浇铸体拉伸强度、延伸率和弯曲强度分别为88.8MPa、3.23%和142.8MPa,马丁耐热温度为155.1℃,玻璃化转变温度为171.5℃。用其制备的芳纶Ⅲ纤维复合材料NOL环层间剪切强度、拉伸强度和模量分别达51.3MPa、2102MPa和96.1GPa,Φ150mm容器的容器特性系数平均值和纤维强度转化率平均值分别为34.8km和68.9%,均可达到干法缠绕成型的芳纶Ⅲ/R04复合材料性能水平。     

湿热老化对杂环芳纶拉伸性能影响研究

为研究芳纶Ⅲ(杂环芳纶)与芳纶Ⅱ的力学性能差异,尤其是湿热老化后对拉伸强度的影响,进行了湿热老化实验。设置了在温度80℃和相对湿度85%条件下,对纤维材料老化2 500 h的实验要求,研究了Kevlar、Armos和F-12纤维的吸湿性能、拉伸强度、断裂延长率以及弹性模量随老化时间的变化情况。结果表明:经湿热老化实验后,3种芳纶的性能略均有所下降;F-12纤维综合性能优异。     

纳米SiO2对EP／国产芳纶Ⅲ纤维复合材料性能的影响

选择纳米SiO2作为增强材料改性环氧树脂(EP)基体,与国产芳纶Ⅲ纤维缠绕成复合材料。研究了不同含量的纳米SiO2对EP基体拉伸性能和冲击性能的影响;通过NOL环复合材料剪切强度测试和纤维缠绕Φ150mm容器水压爆破实验,研究了不同含量纳米SiO2对EP/国产芳纶Ⅲ纤维复合材料层间剪切强度和纤维强度转化率的影响。结果表明,EP基体中纳米SiO2质量分数为3%时,对基体拉伸和冲击性能均有显著改善,拉伸强度和冲击强度分别提高28.8%和22.6%,EP/国产芳纶Ⅲ纤维复合材料的层间剪切强度达到最大值,比未改性配方高出约56.8%;Φ150mm容器水压爆破结果表明,纳米SiO的加入使纤维强度转化率平均提高7%以上。     

橡胶制品用芳纶纤维的疲劳性能研究

从宏观的角度研究了芳纶纤维涂覆纱增强橡胶疲劳性能,采用橡胶疲劳试验机,对用芳纶纤维涂覆纱制成的芳纶线绳增强的橡胶试样进行曲挠、拉伸交变作用下的疲劳试验,研究不同涂覆处理的芳纶纤维纱和芳纶线绳与橡胶结合后的疲劳性能之间的关系。采用疲劳后试样的拉伸性能作为评价的标准,得出了芳纶纤维涂覆纱增强橡胶的耐疲劳性能优异,但同时由于拉伸断面不理想,说明RFL浸渍剂配方需要改进。     

芳纶/环氧复合材料性能研究

对国产芳纶Ⅲ/环氧及F-12/环氧复合材料的力学性能,与绝热层材料的相容性、3个热常数、微观断裂形貌等进行了系统地测试、比对和分析.结果表明,芳纶Ⅲ复合材料的抗弯曲、压缩、剪切和横向拉伸性能均低于相应的F-12复合材料,但具有优越的抗纵向拉伸强度,其抗纵向拉伸强度比F-12复合材料高约13.9%;芳纶复合材料与丁腈橡胶的抗两板剪切性能略高于芳纶复合材料与三元乙丙橡胶的抗两板剪切性能.总体上来说,芳纶复合材料属于隔热性能较好的材料,但其抗剪性能、纵向抗压性能较差.SEM可观察到芳纶复合材料破坏断口呈"皮芯"抽离和纤维撕裂的破坏特征.     

F-12和国产芳纶Ⅲ纤维/环氧单向复合材料力学性能和强度对比分析

采用单向复合材料缠绕型式,对F-12和国产芳纶Ⅲ纤维增强环氧复合材料进行力学性能测试,考核了两种芳纶纤维/环氧复合材料界面黏结性能,并进行拉伸破坏机理与强度分析,获得了强度参数值.结果表明:两种芳纶纤维单向复合材料具有明显的各向异性特征,轴向力学性能远高于径向力学性能;F-12/环氧复合材料力学性能优于国产芳纶Ⅲ/环氧复合材料性能;两种复合材料纤维/树脂界面粘接较差.     

芳纶、碳纤维混杂工艺对环氧复合材料拉伸性能的影响

研究了铺层参数及纤维表面处理对芳纶纤维、碳纤维混杂增强环氧复合材料(简称混杂复合材料)纵向拉伸性能的影响。结果表明，该混杂复合材料的纵向拉伸强度均低于混合定律的预测值，表现出明显的混杂负效应。铺层顺序对材料纵向拉伸强度及断裂伸长率有显著影响，界面数越多，纵向拉伸强度和断裂伸长率越大；界面粘接性能的改善可提高混杂复合材料的拉伸强度和断裂伸长率，但对它的弹性模量没有显著影响。     

芳纶Ⅲ与芳纶Ⅱ防弹性能研究

选用两种不同型号芳纶,通过单向复合工艺分别制造成靶板。以NIJⅢA标准通过弹道试验,测试出两种靶板的弹坑凹陷深度与子弹穿透层数差异,并进一步通过测试两种芳纶SEA值比较其防弹性能差别,结果表明,芳纶Ⅲ抗弹性能比芳纶Ⅱ提高近30%。最后讨论了纤维力学性能对其防弹性能的影响,指出更高的拉伸强度和断裂伸长率是芳纶Ⅲ抗弹性能更优的主要原因,并预测芳纶Ⅲ的抗弹性能还有进一步提升的空间。     

单向芳纶/玻璃纤维混杂复合材料板材拉伸性能研究

本文对单向芳纶/玻璃纤维复合材料进行制作,对其纵向拉伸强度、拉伸模量和弹性伸长进行实验分析。实验结果表明,单向混杂复合材料的拉伸断裂大多为多次性,界面数越多,一次性断裂的可能性越大。界面数为1的混杂纤维复合材料的芳纶纤维体积含量在对拉伸强度影响上的存在临界值,表现出明显的混杂效应。界面数大于1的混杂复合材料在芳纶纤维铺层数一定的情况下,界面数的多少不影响混杂复合材料拉伸强度和拉伸弹性模量的大小。界面数大于1比界面数为1的复合材料的拉伸强度和拉伸模量明显偏高。同时对不同制作条件下纯玻璃纤维单向复合材料的拉伸性能进行剖析。     

芳纶II纤维拉伸性能标准化及其测试条件的研究

以芳纶II纤维作为探讨对象,研究了拉伸速率和纤维束捻数对纤维拉伸强度的影响。结果表明,芳纶II纤维拉伸速率为125mm/min时,拉伸强度最大,变异系数最小;经验公式TTMP3162=确定的捻数,可使得拉伸强度最大。     

弹击对环氧树脂/芳纶复合材料结构性能的影响

采用层压工艺制备了环氧树脂/芳纶纤维复合材料板,对复合材料板用12.7 mm弹道枪1.1 g碎片模拟弹进行抗弹测试。在弹击的相邻区域取样,测试弹击点附近材料拉伸性能和弯曲性能的变化,研究弹击对复合材料结构性能的影响。结果表明,弹击对环氧树脂/芳纶纤维复合材料的拉伸和弯曲性能有不同程度的影响,相对于拉伸性能,弯曲性能的下降幅度更大。相对于离弹击区域最远的部位,材料离弹击区域最近的部位拉伸强度和拉伸弹性模量分别降低了14.6%和6.4%,弯曲强度和弯曲弹性模量分别降低了45.3%和57.3%。距离弹击点30~60 mm外的区域,材料结构性能基本不受影响。     

M60J高强高模碳纤维关键制备技术获突破

<正>2018年3月20日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所制备出拉伸强度5.24 GPa、拉伸模量593 GPa的高强高模碳纤维,实现了国产高强高模碳纤维M60J关键制备技术的突破。2016年1月,宁波材料所在国内率先实现国产M55J制备技术重大突破,同年9月进行了制备技术验证,并获得拉伸强度4.15 GPa、拉伸模量585 GPa的高强高模碳扦维。后续研究进一步实现了国产M55J高强高模碳纤维连续稳定生产,纤维主体性能批间批内离散系数<5%。     

芳纶纤维对丁腈橡胶绝热材料性能的影响

比较了不同规格芳纶纤维在软丁腈橡胶胶料中的分散性，并研究了芳纶纤维/软丁腈橡胶的耐烧蚀性和力学性能。结果表明，不同长度但同一用量的芳纶纤维加入到丁腈橡胶中，芳纶纤维长度较小，分散性较好，其硫化胶耐烧蚀性较好。随着芳纶纤维用量的增大，胶料延伸率下降；当芳纶纤维用量大于6.1份时，胶料延伸率急剧下降且不足100%,几乎没有使用价值；当芳纶纤维用量超过一定值时，随着芳纶纤维用量的增大，硫化胶拉伸强度增大；与短切芳纶纤维相比，芳纶浆粕易与丁腈橡胶混炼均匀，可使胶料保持良好的加工工艺性能。     

Kevlar 49纤维与芳纶Ⅲ的结构与性能研究

借助傅立叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪和强力拉伸仪分析研究了Kevlar 49和芳纶Ⅲ的化学结构、表面特征及力学性能。结果表明:芳纶Ⅲ的红外谱图上多出了苯并咪唑环的吸收峰;芳纶Ⅲ的表面较粗糙,Kevlar 49表面较光滑,芳纶Ⅲ和Kevlar 49纤维表面的碳、氧元素均比化学式计算值有所增加,但氮元素含量下降;芳纶Ⅲ表面的极性基团种类比Kevlar 49多。芳纶Ⅲ的单纤维拉伸强度是Kevlar 49的1.5倍,断裂伸长率比Kevlar49提高了45%～65%;2种纤维的断裂方式均为劈裂断裂,具有皮芯结构,但芳纶Ⅲ分子间的作用力比Kevlar49纤维强。     

环氧树脂/多巴胺增强芳纶纤维界面性能

由于芳纶纤维表面光滑且呈现化学惰性,与环氧树脂等基体材料结合后界面性能较差。为此,采用多巴胺在不同时间下对改进型芳纶Ⅲ纤维表面进行改性处理,并研究了对环氧树脂/多巴胺改性芳纶纤维界面性能的影响。对扫描电子显微镜对纤维改性前后表面形貌进行表征,发现纤维改性后表面粗糙度提高,利于与环氧树脂间界面结合。利用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱对纤维改性前后基团和表面元素含量进行表征,改性后纤维表面活性基团增加,极性增强。通过热重分析表明聚多巴胺成功吸附在纤维表面。测量纤维表面接触角,改性后的接触角更小,有利于环氧树脂润湿纤维。采用横向丝束复合材料的拉伸强度表征环氧树脂/芳纶纤维的界面性能。最终确定了多巴胺浓度为2 g/L,在多巴胺溶液中处理4 h为最佳条件,在该条件拉伸强度比为改性前提高了28.06%,拉伸弹性模量提高了14.68%。     

芳纶及其功能织物的研究动态

芳纶是一种耐高温的高强高模特种纤维。介绍了间位芳纶和对位芳纶的结构和性能,以及当前利用其性能制得的各种功能芳纶织物。指出芳纶今后的研究方向:更高的力学性能,130～170GPa的弹性模量,60～90GPa的抗拉强度;更多的功能特性,尤其是耐500～600℃高温的特性。以期芳纶功能织物特性大幅度提高,应用更广泛。     

轮胎用芳纶纤维

轮胎用芳纶纤维ＢｒｕｎＪｅｌｓｍａ著薛广智摘译涂学忠校１芳纶纤维的特性芳纶纤维的物理和化学结构决定了它具有高强度。芳纶分子链的结晶度和取向度相当高,因此其弹性模量和断裂强力非常大。芳纶纤维的质量小、柔性和尺寸稳定性好,且不受时间、温度和外力的影响。汽...     

热定型温度对芳纶Ⅲ结构与性能的影响

研究了不同热定型温度对芳纶Ⅲ的力学性能、结晶度、取向度及热性能的影响。结果表明:随着热处理温度的提高,芳纶Ⅲ弹性模量增大,而拉伸强度和断裂伸长率则增大到峰值后开始逐步下降;纤维结晶度随温度升高而增大;纤维取向度在经过热定型后有小幅度提高;不同热定型处理温度下,纤维的热分解温度均为533℃,分解速率差别较小。     

芳纶纤维/AFR树脂复合材料界面粘结性能的研究

为了改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,合成了一种新型树脂(AFR)作为基体,以未经任何表面处理的芳纶纤维作增强材料,制备了芳纶纤维/AFR复合材料。采用测定表面能、接触角、层间剪切强度、横向拉伸性能和扫描电镜观察形貌等方法,从宏观和微观等方面研究了芳纶纤维/AFR复合材料的界面粘结性能。结果表明,AFR树脂与芳纶纤维有相近的表面能,AFR树脂溶液与芳纶纤维的接触角为42.8°,而环氧树脂(EP)与芳纶纤维的接触角为68°,说明AFR树脂对芳纶纤维的润湿性优于EP树脂;芳纶/AFR复合材料的层间剪切强度、横向拉伸强度和纵向拉伸强度分别为74.64MPa、25.34MPa和2256MPa,比芳纶/EP复合材料的相应强度分别提高了28.7%、32.5%和13.4%,其复合材料破坏面的形貌也说明芳纶纤维与AFR树脂之间的界面粘结性能较好。