关于芳纶纤维的论文

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1、影响芳纤复合材料性能的因素及其在防弹方面的应用张丽专业班级：2013级化学工程与技术学号：2013000211西南科技大学材料科学与工程学院摘要本文较系统的综述了影响芳纶纤维复合材料性能的因素，其中芳纶纤维表面性质是影响其复合材料性能的重要因素，并且简要介绍了芳纶纤维的表面处理方法。简要叙述了芳纶纤维增强材料在国内外的防弹应用，指出了芳纶纤维进一步的发展趋势。关键词：芳纶纤维；表面处理；防弹；复合材料AbstractTheinfluentialfactorsofaramidfiber/resinc

2、omposites’propertiesaresummarizedinthispaper,andthemostimportantfactoristhesurfacetreatingofaramidfiber,thesurfacemodificationmethodsofaramidfiberarealsopresented.Theapplicationstatusofaramidfiber/resincompositesonbulletproofinhomeandabroadarealsorevi

3、ewed,andthefurtherdevelopmentofaramidfiberisalsodiscussed.Keywords:Aramidfiber;surfacemodification;bulletproof;compositematerials1.前言芳纶纤维包括芳香族聚酰亚胺纤维和芳香族聚酰胺纤维，有时也被称为有机纤维。一般所提及的芳纶纤维主要是芳香族聚酰胺类纤维，芳香族聚酰胺纤维是指分子链上至少含有85%的直接与两个芳香环相连接的酰胺基团的聚酰胺经溶液纺丝所得到的合成纤维，其中以

4、聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）应用最广，其英文全称“AramidFiber”。20世纪70年代，美国杜邦公司开发了高强度、高模量、耐高温的高性能芳纶纤维Kevlar，它是一种新型的芳香族聚酰胺纤维。芳香族聚酰胺纤维分为邻位、间位及对位3种，邻位类商业化价值小，间位芳香族聚酰胺商品化的产品有Nomex（杜邦）；对位有Kevlar[1]。Kevlar分子有很高的定向性，在分子链方向结合很强，刚性分子直链结构，分子堆砌密度大，因此KevIar表现出很高的抗拉强度和抗拉模量，是一种很理想的增强材料。我国

5、于20世纪80年代初研制出两种纤维产品其结构如下：与Kevlar（凯夫拉）结构一致，命名为芳纶1414（Ⅰ型）与芳纶14（Ⅱ型），统称为芳纶纤维[2]。芳纶1414是为轮胎量身定做的国产芳纶材料，也是最具有代表性的品种，目前应用面也最广。由上述结构式可知，它是对苯二甲酰胺和对苯二胺的共聚物，其主要物理常数：相对密度1.43，玻璃化温度340℃，分解温度500℃，弹性模量41.14～47.99N/tex。芳纶兼具高强度、高模量和低变形三大特性，是理想的轮胎骨架材料[3]。芳纶纤维的特点归纳起来有以下

6、几点[3]：(1)相对密度低，仅相当于钢丝的1／5，玻璃纤维的60％，炭纤维的80％，比尼龙纤维重30％。(2)强度高，相当于钢丝的1.4倍。因此，在轮胎或其他制品中应用芳纶纤维，可以大大减轻产品重量。(3)高模量，相当于玻璃纤维的2至3倍。(4)蠕变小，伸长率低，尺寸稳定性好。(5)耐高温，最高使用温度为240℃。(6)抗耐外部环境的能力强，能长时间耐水、酸、碱、有机溶剂等各种介质的侵蚀，它只溶解于高浓度的强酸、强碱。此外，芳纶纤维还耐燃烧，到500℃左右才开始碳化分解。由于芳纶纤维拥有密度小、

7、强度高、模量大、比硬度大、耐腐蚀、耐磨损、热稳定性好、低电导等诸多优良特性，因而被广泛应用于航空、航天、军事以及民用等方面，已成为一种现代化社会中不可缺少的高性能纤维，并且随着其性能价格比的提高，必将获得更为广泛的应用[2]。以前芳纶纤维按其性能主要分为耐热芳纶纤维和高强度高模量芳纶纤维两大类[4]，但随着对芳纶纤维研究的深入，许多新的性能被开发出来并得到广泛应用，其分类也应该是多元化的。1.影响芳纶纤维及其复合材料性能的因素1.1芳纶纤维表面处理对其性能的影响一般说来，芳纶纤维具有较高的结晶度而

8、表面光滑[5]，表面缺少化学活性基团，表面浸润性也较差，致使其复合材料界面粘结较弱。芳纶是一种由高度取向结晶微区组成的材料，具有一些缺陷和空隙，但没有无定形区。由于分子链段中庞大苯环的位阻作用，酰胺基团较难与其它原子或基团发生反应，具有化学惰性，因而芳纶纤维同基体的粘合性很差，必须进行一定的工艺处理使纤维表面取向降低或增加一定数量的活性基团，如羧基、羟基、羰基和氨基等这些基团可与基体间形成反应性共价键结合，从而提高复合材料的界面剪切强度和剥离强度[6]。但是，纤维增强的复合材料的性