短切芳纶纤维增强复合材料的研究进展

综述了短切芳纶纤维增强环氧树脂、热塑性聚氨酯、尼龙、聚乙烯、聚苯硫醚、间规聚苯乙烯等复合材料的研究进展.芳纶纤维的加入影响了基体树脂的力学性能.纤维表面经过改性后,复合材料的力学性能得到了改善.     

对位芳纶结构对其浆粕性能的影响

采用黏度法、X射线衍射法、光学显微镜及扫描电镜、差示扫描量热等手段对对位芳纶短纤维的分子结构、相对分子质量(MW)、聚集态结构、表面形貌结构和热性能进行了研究;采用槽式打浆机对对位芳纶进行打浆制得对位芳纶浆粕,探讨对位芳纶的结构对其浆粕化工艺及浆粕性能的影响。结果表明:对于特性黏数为1.80~3.97 dL/g的对位芳纶,其MW为(1.29~2.72)×104,结晶度为46.51%~57.10%,最大失重率为37.74%~46.90%;对位芳纶表面光滑,纤维呈刚性伸直状,MW大的芳纶,其纤维表面分丝帚化;MW和结晶度是影响对位芳纶强度、浆粕化工艺以及浆粕性能的重要因素,在制备对位芳纶浆粕时,应选择MW大于2×104,作用力大于纤维内部的次价力而小于主价力,在保证纤维长度的情况下,作用力越大,分丝帚化效果越好。     

胜过钢丝坚韧的化学纤维—芳纶

芳纶是美国杜邦公司于1972年开发成功并投入生产,美国商品名为 Kevlar。其中聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,是芳纶在复合材料中应用最为普遍的一个品种。美国杜邦公司推出 Kevlar 系列以后,荷兰 AKZO 公司推出的Twaron 纤维系列,俄罗斯推出的Terlon 等纤维也相继投入市场,我国于80年代中期试生产此纤维。这类纤维具有高强度和高模量,其强度是钢丝的2倍,它在民用工业上,特别是军事工业上等许多方面都有很重要的应用。     

介质阻挡放电等离子体处理芳纶的表面性能研究

采用介质阻挡放电(DBD)装置对芳纶1414表面进行改性处理,探讨低温等离子体处理对纤维表面性能的影响。结果表明:经过DBD等离子体处理后,芳纶1414纤维表面粗糙程度加剧,粘结性能和浸润性能有了明显的改善;当DBD等离子体处理功率为200～300 W,时间为60 s,氩气流量为2～3 L/min时,芳纶1414的界面剪切强度从处理前的11.9 MPa上升到14.2 MPa,接触角由处理前的85.0°下降到了60.6°。     

硅烷改性PPTA纤维的表面粘结性能研究

采用未干燥的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,以乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)溶液对其进行表面改性,分析了改性前后PPTA纤维的表面元素、形貌结构以及力学性能的变化,并通过微脱胶法和激光拉曼光谱法研究了PPTA纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度。结果表明:经VTMS溶液改性后,PPTA纤维表面产生了新的极性官能团,表面粗糙度增加;随着VTMS溶液浓度增大或处理时间增加,PPTA纤维/环氧树脂界面剪切强度逐渐增大,PPTA纤维的力学性能略为降低;较佳改性处理条件为VTMS溶液质量分数6%,处理时间5 min;经VTMS溶液改性处理后,PPTA纤维与树脂间的粘接性能提高,延缓了纤维轴向应力的传递。     

聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的表面改性

采用磷酸在超声下对聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）纤维进行表面改性，并根据试验条件进行了正交试验设计。对处理后的样品进行了扫描电镜、接触角、单丝断裂强度测试。结果表明该方法能够在对纤维本身力学性能无明显损伤的情况下，有效地改善其表面润湿性。另外还对试验结果进行了统计分析，对最佳试验条件的选择进行了初探，并讨论了各个因素对试验结果影响的显著性大小。     

芳纶的酸处理研究与性能测试

采用质量分数50理前后芳纶及其织物的结构、表面形貌及力学性能.结果表明:在未处理前芳纶表面光滑,处理后芳纶及其织物被刻蚀,有明显沟壑;在经过酸处理后芳纶强力下降,质量分数20%的磷酸对芳纶处理效果明显,强力下降少,质量分数20%硫酸对织物处理效果比磷酸的好.     

对位芳纶的合成及纺丝工艺研究进展

介绍了合成对位芳纶的界面缩聚法、直接缩聚法、低温溶液缩聚法、酯交换法、气相合成法等主要方法。详细论述了已工业化的对位芳纶成纤方法如：一步法工艺、两步法工艺及其芳纶浆粕纤维的制备方法,指出生产对位芳纶采用低温溶液缩聚法的合成、原液纺丝法纺丝的工艺,是我国对位芳纶实现工业化的合适路线。     

聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的表面改性

采用磷酸在超声下对聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维进行表面改性,并根据试验条件进行了正交试验设计.对处理后的样品进行了扫描电镜、接触角、单丝断裂强度测试.结果表明该方法能够在对纤维本身力学性能无明显损伤的情况下,有效地改善其表面润湿性.另外还对试验结果进行了统计分析,对最佳试验条件的选择进行了初探,并讨论了各个因素对试验结果影响的显著性大小.     

对位芳纶耐光性能和热性能研究

聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)经过紫外光照射后易产生变色,使用氙灯老化箱对PPTA粉体的耐光性能进行研究,使用热重分析方法对PPTA粉体的耐热性能以及热分解动力学进行了研究,通过分析得出PPTA热降解起始分解温度、最大分解速率和热分解动力学参数,这对于了解PPTA热稳定性以及光照条件下老化寿命等具有一定的指导意义。     

高科技纤维近期技术创新与应用

概述了近期世界5大类高科技纤维的技术创新情况，并列举了16种主要品种的创新点及利用新技术进行扩产与新用途开发情况，对未来的国内外发展作了简要展望。     

聚对苯二甲酰对苯二胺纤维专利技术综述

对涉及聚对苯二甲酰对苯二胺纤维领域的国内相关专利进行了收集,并对收集到的专利申请情况和关键专利技术进行了分析,为进一步拓宽技术创新思路和构建专利保护体系提供了参考信息。     

化学镀银金属化对位芳纶的制备及其性能研究

采用氢氧化钾(KOH)溶液对对位芳纶进行表面预处理,以硝酸银(AgNO₃)和氨水制备银氨溶液作为施镀液,利用化学镀银法制备金属化对位芳纶,研究了AgNO₃浓度和施镀时间对金属化对位芳纶的镀层形貌、导电性能及力学性能的影响,同时探讨了化学镀银过程中对位芳纶表面银(Ag)的沉积动力学过程。结果表明:通过单一变量法实验,化学施镀温度为50℃、AgNO₃浓度为0.5 g/L、施镀时间为50 min时,镀银效果好,制备的金属化对位芳纶具有良好的导电性能和力学性能;金属化对位芳纶表面的Ag层分布均匀、Ag晶粒尺寸为21.04 nm,纤维表面电阻达1.5Ω/cm、断裂强度为18.9 cN/dtex、断裂伸长率为3.9%,断裂强度比原丝仅下降8.3%,不影响纤维的使用性能;随着施镀时间的增加,金属化对位芳纶表面Ag的沉积速率显著降低、增重率逐步增加。     

含苯并咪唑的芳香族聚酰胺共聚物的合成与表征

采用低温溶液缩聚法,在N-甲基吡咯烷酮(NMP)-氯化锂(LiCl)溶剂体系中加入2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(DAPBI)作为第三单体,与对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰氯(TPC)共聚得到改性对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)共聚物。控制共聚单体投料顺序,设计合成出一系列序列结构不同的杂环段与PPTA硬段相间的嵌段聚合物。研究了序列结构和DAPBI含量对共聚物比浓对数黏度的影响,采用红外光谱、X射线衍射、热重分析仪等对共聚物结构和性能进行表征。试验结果表明:DAPBI成功引入到了PPTA分子链中,改性PPTA树脂为非晶结构,所得有规嵌段共聚物比无规共聚物拥有更好的有序性和结晶性能,共聚物能保持良好的耐热性能,溶解性能和力学性能得到了提升。     

原位缩聚合成含聚芳酰胺／酯的微相复合物 Ⅲ．全芳聚酰胺与聚酯-聚醚体系的研究

对于聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)和PBT-PTMG体系,比较了溶剂配比(CH2Cl2／NMP)、聚合物浓度、强极性溶剂的用量和加料方式对缩聚反应的影响。发现溶剂配比、基体聚合物PBT-PTMG影响PPTA的转化率和PPTA的分子质量。通过FTIR研究发现PPTA中的酰胺键-NH-和PBT-PTMG的醚键特征吸收均向低渡数位移;通过用PBT-PTMG 的良溶剂二氯甲烷对复合物进行产抽提,结果发现,刚性链PPTA与PBT-PTMG分子链有较强的氢键相互作用,从而改进了分子间的相容性,获得了PPTA／PBT-PTMG的微相复合物。PPTA／PBT-PTMG的微相复合物有较好的力学性能。     

芳纶浆粕与聚己内酰胺复合的初步研究

对芳纶浆粕与聚己内酰胺复合进行了初步研究，实验表明，随芳浆粕含量的增加，复合材料的断裂伸长率和缺口冲击强度下降，拉伸屈服强度增加，拉伸断裂强度先降后增，芳浆粕是聚己内酰胺的α成核剂，复合材料的维卡热变形温度大幅度提高，熔体粘度增加，但粘流活化能不变。对芳纶浆粕进行浸渍处理可提高共混效果。     

超高相对分子质量PPTA树脂及其高模量芳纶的研究

对高相对分子质量聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)树脂进行了表征,开展了添加超高相对分子质量PPTA树脂与普通相对分子质量PPTA树脂共混进行液晶纺丝得到高强度和高模量芳纶的结构表征与性能试验,同时对芳纶的力学性能与其PPTA树脂相对分子质量的关系进行了研究。结果表明,芳纶的力学性能与其PPTA聚合体的相对分子质量紧密相关,如果PPTA树脂的相对分子质量不够高,加上液晶纺丝和高模量热处理过程分子链的进一步降解,高模量芳纶的制备就无法实现。在系统研究PPTA聚合反应规律,特别是聚合诱导相互转变规律及其影响因素研究基础上,通过调控连续聚合的反应条件,在1 000 t/a连续聚合生产线上制备出比浓对数粘度高达9.2 dl/g的超高相对分子质量PPTA树脂;用超高相对分子质量PPTA树脂与通用级PPTA树脂(比浓对数粘度6.8 dl/g)混合进行纺丝,制备出高强度的芳纶,并进一步热处理得到高强度和高模量的芳纶。     

热拉伸处理温度对PPTA纤维结晶和力学性能的影响

为提高国产聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维的拉伸模量,采用热拉伸法在不同温度下对PPTA纤维进行处理,利用纤维强伸度仪、乌氏黏度计、X射线散射仪对纤维进行测试,研究热拉伸处理温度对纤维结晶性能和力学性能的影响。结果表明：随着热处理温度的升高,PPTA纤维的拉伸强度降低,模量先增大后减小,在440～480℃时综合力学性能较好;PPTA纤维的结晶度与模量变化趋势相似,在拉伸温度为500℃时结晶度最大为74.0%;与未处理PPTA纤维相比,热拉伸处理后纤维的晶粒尺寸增大,取向度提高;比浓对数黏度与拉伸强度的变化趋势一致,随着热处理温度的升高而降低。     

拉伸热定型对PET-PA/PA6共混纤维结构与性能的影响

以聚酯-聚酰胺共聚物/聚酰胺6(PET-PA/PA6)共混物为原料,采用熔融纺丝法制备了PET-PA/PA6共混纤维,讨论了拉伸热定型工艺对PET-PA/PA6共混纤维结构与性能的影响。结果表明:随拉伸倍数的增大,PET-PA/PA6共混纤维的断裂强度、取向度、结晶度以及沸水收缩率均明显增大;拉伸温度和热定型温度对PET-PA/PA6共混纤维的断裂强度和取向度的影响相对较小;随拉伸温度的升高,PET-PA/PA6共混纤维的断裂强度、取向度和结晶度呈现先增大后减小的趋势,并在拉伸温度为85℃时出现最大值;随热定型温度的升高,PET-PA/PA6共混纤维的结晶度增大、沸水收缩率减小;较佳的工艺条件为拉伸倍数1.6,拉伸温度85℃,热定型温度150℃。