分子量对芳纶1414性能的影响.docx

分子量对芳纶1414性能的影响13150006黄婷婷芳纶1414(PPTA)具有高强度、高模量、耐高温性能,广泛用于防弹衣材料、装甲防护材料、导弹壳体材料、光纤增强材料、防切割材料、耐高温过滤材料等,同时由于其比强度是钢的6倍,作为减重材料可以用于大飞机项目中。自20世纪70年代美国杜邦研发成功对位芳纶产业化之后,芳纶始终被作为一种战略性材料进行使用,其主要生产技术始终掌握在美日苏等国际巨头手中,其军用领域纤维更是作为战略物资,对中国实行禁运禁售。为克服一系列技术难关,中国一批科研人员及企业开始了长期的探索,如泰和新材(原烟台氨纶)、仪征化纤、河北硅谷、神马股份、中蓝晨光等,2011年5月,泰和新材(原烟台氨纶)率先发布公告宣布实现对位芳纶的产业化生产,实现了从实验室到商业化生产的飞跃。芳纶1414纺丝属于液晶纺丝,采用干喷湿纺。影响芳纶1414强度、模量的因素有很多,包括聚合体(PPTA)相对分子质量、喷头拉伸比、纺丝浆液浓度、浆液温度等多种因素,但决定其强度的根本因素在于其相对分子质量的大小。不仅是强度,相对分子质量的大小对芳纶1414纤维其他机械性能如模量、冲击强度等有所影响。相对分子质量还会影响纤维的热学性能,光学性能,电学性能,磨损性能,耐化学药品性能等。分子量对芳纶1414强度和模量的影响PPTA相对分子质量表征采用比浓对数黏度(ηinh)表示。芳纶1414比浓对数粘度与纤维强度的关系如表1所示。由表1可知,纤维的比浓对数黏度(ηinh)每提高1dL/g,其强度大约可以提高3-4cN/dtex。对于国外产品的分析测试也表明,要保证足够的强度,其最终纤维的比浓对数黏度必须控制在5dL/g以上。一般对纤维来说,随着相对分子质量的增长,分子间总的次价键力增大,分子链间不易滑移,其抗拉强度,断裂伸长等会随之提高。当相对分子质量增加到一定程度时,,它对力学性能的提高变得不再明显,会趋向一极限值。芳纶1414的分子量高达20000以上,/dtex,~10./dtex,比强度是钢的6倍,比模量是钢的2倍,用于复合材料时压缩和抗弯强度仅低于无机纤维。分子量对芳纶1414冲击强度的影响相对分子质量对纤维冲击韧性的影响作用与强度类似,刚开始随着相对分子质量的增加,其冲击任性有明显地增长,之后增长趋于缓慢,当相对分子质量达到一定值后,其冲击韧性便趋于一稳定值,不再增加。分子量对纤维热学性能的影响相对分子质量对纤维玻璃化温度有显着影响。当相对分子质量较低时,玻璃化温度随着相对分子质量的增加而增加,当相对分子质量超过一定量后,玻璃化温度随相对分子质量的增加就不明显了。这是因为分子量两端各有一个链端链段,这种端链段的活动能力要比一般链段来得大。当相对分子质量较低时,链端效应较高,所以玻璃化温度较低。随着相对分子质量的增加,链端效应减少,所以玻璃化温度升高,当相对分子质量达到一定值时,这种端链端所占比例很小,因此玻璃化温度不再随相对分子质量而变。芳纶1414的玻璃化温度在300℃以上,这与它较高的分子量有着密切的联系。分子量对纤维光学性能影响相对分子质量会影响分子的排列方式,影响纤维的远程结构和聚集态结