芳纶纤维复合材料.doc

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某某职业技术学院
材料系
先进复合材料成型工艺
芳纶纤维增强的先进复合材料制品
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目录
1 芳纶纤维增强的先进复合材料的应用1
概况1
芳纶品种与性能1
芳纶纤维产品形态与复合材料的成型方法3
芳纶纤维复合材料的应用3
2 原材料5
聚氨酯树脂5
芳纶纤维7
3 制作工艺8
8
芳纶131310
4 修补与性能检测10
缺陷10
芳纶外表改性10
5 参考文献13
先进复合材料成型工艺
芳纶纤维增强的先进复合材料制品
1 芳纶纤维增强的先进复合材料的应用
概况
目前,先进复合材料的增强材料主要是S高强玻璃纤维非碳纤维和芳纶纤维。前两者介绍文章较多,本文主要针对芳纶复合材料与应用情况作概括介绍。
芳纶纤维是芳香族聚酰胺类纤维的通称。它是一种强度高、模量高、低密度、耐折、耐磨性好的人工合成的有机纤维。据了解,现在美国、荷兰、日本、德国、法国和俄罗斯等国都在开发芳纶纤维。我国也进展了这方面研制并取得了一定成绩。
美国杜邦公司开发的芳纷纤维,商品名“凯芙拉〞(Kvelar)有多种规格出售,年产量已达2t。荷兰阿克苏(AKZO)公司研制的芳纶纤维,商品名“特瓦纶〞(Twaron),年产量在5000t以上。日本帝人公司开发的共聚芳纶纤维,商品名“太库诺拉〞,年产量为500t以上。德国赫斯特公司(HOECHST)生产芳纶纤维年产量为150t。我国1981年研制成功芳纶I,1985年研制成功芳纶Ⅱ,1994年燕山石化公司研究院研制成功溶致液晶全芳香族聚酰胺(PPTA),通过专家鉴定,为今后中石、工业化生产开辟了途径。
在世界X围内,芳纶纤维正以年增长率20%左右的速度开展,并从单一军用向民用转移。芳纶纤维用于汽车与防护用品方面占68%,用于造船业达21%,其余为航空、航天与军用。
芳纶纤维,因选择原料的不同与合成工艺不同,又可分为间位芳香族聚酰胺纤维,商品名为“欧梅克斯〞(Nomex)对位芳香族聚酰胺纤维,商品名“凯芙拉〞〔Kevlar)和芳香族聚酰胺共聚纤维,商品名“太库诺拉〞等。表1将具有代表性的“凯芙拉〞纤维和我国研制的芳纶I、芳纶Ⅱ主要性能列出,同时与S高强玻璃纤维与碳纤维进展比拟。
从表1中可以发现芳纶纤维密度最小,拉伸强度与S2玻璃纤维和碳纤维接近,拉伸模量居中。此外,芳纶纤维的热稳定性好,可在180℃下长期使用,短期可耐300℃,对强度无大的影响。在-170℃下也不会变脆,仍保持其性能。芳纶纤维的力学性能在有机纤维中是非常突出的，与无机纤维比也不逊色，芳纶纤维除强酸、强碱外,几乎不受有机溶剂、油类影响。但芳纶纤维对紫外线敏感, 假如长期暴露在阳光下，其强度会有很大的损失，因此,在使用中应加保护层。
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表1芳纶纤维主要品种与S高强玻纤、碳纤维性能比拟
纤维名称
密度〔g/cm3〕
拉伸强度〔MPa〕
拉伸模量〔MPa〕
延伸率〔%〕
Nomex
6471
17052
22
Kevlar
2940
71736
Kevlar-29
2940
71736
Kevlar-49
2842
108780
Kevlar-119
3038
54586
Kevlar-129
3332
96530
Kevlar-149
2352
144060
Kevlar-100
2744
60368
芳纶Ⅰ
2744
88200
芳纶Ⅱ
2548
147000
S2高强玻纤
2940
81340
-
碳纤维T300
2744
225400
表2芳纶纤维、碳纤维、E玻纤树脂浸渍纱带性能
测试项目
密度〔g/cm3〕
拉伸强度〔MPa〕
拉伸模量〔MPa〕
延伸率〔%〕
Kevlar-29
3616
82320
Kevlar-49
3616
124460
碳纤维T300
3097
220500
E玻纤
2411
68600
表3芳纶纤维、碳纤维、E玻纤单向纤维板性能
测试项目
Kevlar-49
碳纤维T300
E玻纤
密度〔g/cm3〕
拉伸强度