对位芳纶及其复合材料发展思考

对位芳纶是高性能纤维的重要品种,已广泛应用于宇宙探索、航空航天、国防军工、电子通讯、民用建筑等领域。本文根据对位芳纶发展及应用的最新情况,详细介绍了对位芳纶的种类、性能、应用以及发展概况,并结合多年的对位芳纶研发及产业化经验,分析探讨了我国现有对位芳纶及其复合材料产业化发展方面存在的问题,据此提出对位芳纶及其复合材料今后的发展方向和研究重点。最后从科学发展观和低碳经济的角度,指出我国对位芳纶及其复合材料产业化发展的必要性和紧迫性。     

对位芳纶应用技术发展水平比较研究

对位芳纶纤维是最重要的有机高性能纤维。"十一五"期间,国产对位芳纶纤维技术实现了历史性突破。基本型对位芳纶纤维已批量生产,并在军需民用领域得到了初步应用。本文分析了国内外对位芳纶制品技术的发展现状,提出了促进我国对位芳纶产业发展的建议。一、对位芳纶及制品简介1.对位芳纶简介对位芳纶由聚对苯二甲酰对苯     

对位芳纶纤维的研究与应用进展

介绍了对位芳纶的结构和性能,以及当前其应用的各种领域,通过对位芳纶纤维表面改性研究,使其产品性能不断改善,材料成本降低,对位芳纶纤维必将在更广阔的领域中得到应用。     

芳纶1313纤维纸基复合材料及其研究进展

高性能芳纶1313纤维纸基复合材料是航空航天、船舶、电子、绝缘等领域的重要材料,目前在国内还没有厂家正式投产,在国际上也被美国杜邦公司和日本帝人公司垄断生产.重点论述了芳纶1313纤维纸基复合材料的纤维组成、性能以及应用前景,并评述了国内外芳纶1313纤维和芳纶1313纤维纸的研究进展.近年来国内该材料的发展较为迅速,该课题组成功实施产业化项目后,有望打破杜邦公司的垄断地位.     

对位芳纶浆粕的制造及其应用

2006年全世界芳纶浆粕的需求量已达1万多吨,对位芳纶产能5.5万吨还在不断增加.上海依极科技有限公司建成50T/a芳纶浆粕生产厂,本文介绍芳纶浆粕专利技术、制备和性能及其应用,而芳纶浆粕的产业化成功,将开辟广阔的新应用领域.     

改性芳纶浆粕增强橡胶基复合材料的性能研究

采用戊二醛、二甲基乙酰胺(DMAC)/氯化锂(LiCl)/磷酸溶液对对位芳纶浆粕纤维表面改性,形成了交联网状结构。以硅橡胶生胶为主要原料,加入各类填料经过混炼、硫化后制得对位芳纶浆粕/硅橡胶混炼胶复合材料。研究结果表明,以2%戊二醛为交联剂,芳纶浆粕含量为10份条件下,制得的硅橡胶复合材料性能较好。硅橡胶复合材料的邵尔A型硬度达到86度,拉伸强度达到8.9MPa,伸长率达到128%,撕裂强度达到12.8kN/m,压缩永久变形为55%。制得的硅橡胶复合材料比普通硅橡胶具有优异的力学性能,在密封材料领域有广泛的应用前景。     

芳纶Ⅲ纤维及其复合材料制品研究进展

介绍了国产芳纶Ⅲ纤维的制作过程、力学性能和表面状态,复合材料性能采用NOL环、单向板及其复合材料容器进行试验。结果表明,芳纶Ⅲ纤维复合材料压力容器性能水平已达到国外同类纤维性能水平。芳纶Ⅲ纤维复合材料可以应用于高性能的航天产品,是我国目前可以开展工程应用的最高水平的国产纤维复合材料。     

芳纶短纤维增强天然橡胶耐磨材料的研究

利用芳纶短纤维增强天然橡胶耐磨材料,研究了纤维含量、长度和纤维粘合处理、混炼工艺等因素对短纤维复合材料性能的影响及芳纶浆粕和短纤维增强复合材料的热老化性能。实验发现,在开炼机上将芳纶短纤维直接加入母校炼校的混炼工艺和芳纶长复丝活化、浸ＲＦＬ后再短切的纤维处理方法可以实现纤维的较好分散和粘合。性能测试结果表明,芳纶短纤维使复合材料具有性能各向异性和更大的拉伸模量、硬度,更好的热老化性、耐溶剂性和纤维     

芳纶纸蜂窝及其夹层结构的研究进展

本文综述了目前芳纶纸蜂窝及其夹层结构在制备、性能以及应用方面的研究成果及进展,指出芳纶纸蜂窝以其各项优异的性能广泛的应用于各行业中,并且逐步成为不可或缺的材料之一.芳纶纸是制备蜂窝材料及其夹层结构的最根本原材料,其国产化迫切需要进行.     

芳纶纤维与树脂基体改性对复合材料剪切性能的影响

芳纶纤维表面惰性会影响其与树脂间的浸润性能和界面结合强度,因此限制了芳纶纤维复合材料在航空、航天、输电等领域的应用。为了对比纤维表面改性和树脂基体改性技术对芳纶纤维复合材料层间剪切性能的影响,文中结合光学和力学测试方法对不同改性技术及处理过程对芳纶纤维表面刻蚀的影响机制开展了深入研究。结果表明,乙酸酐化学刻蚀会对芳纶纤维表面基团产生影响且增加表面粗糙度。热氧化刻蚀处理后表面粗糙度显著增加,具有明显“沟壑”状。然而,当乙酸酐化学刻蚀处理时间高于6 h、热氧化刻蚀处理时间高于4 min时,纤维内部结构就会受到损伤,导致复合材料层间剪切性能降低。超声浸渍改性处理后,纤维表面粗糙度有一定增加,纤维表面附着的气体将会排出,超过20 min后改性效果趋于稳定。使用偶联剂改性树脂基体可以增加纤维表面的键合作用,当添加量超过3%时,树脂分子间的过度交联导致复合材料层间剪切性能下降。研究结果为提高芳纶复合材料浸润性能和界面强度提供了理论依据,对航空航天、电力系统中芳纶复合材料设计及制造研究具有参考价值。     

芳纶纤维表面改性技术及相关机理的研究进展

综述了目前国内外芳纶表面改性的常用方法及研究进展,介绍了芳纶结构对界面粘结性及复合材料力学性能的影响,并对芳纶接枝改性的机理进行了探讨,认为根据分叉纤维模型理论,接枝改性法可以有效提高复合材料性能.     

混杂比对碳/芳纶纤维混杂纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料力学性能的影响

利用层内混杂的方式制备碳/芳纶纤维混杂纬编双轴向多层衬纱织物,通过对材料进行拉伸、三点弯曲等实验研究该织物增强复合材料的力学性能及混杂比对其力学性能的影响。结果表明,按照一定的混杂比加入芳纶纤维后复合材料的拉伸性能提高,表现出积极的混杂效应。由于延伸性好的芳纶纤维的加入,使复合材料的拉伸断裂伸长率明显提高,材料破坏模式出现了完全脆性断裂模式(C12材料破坏形式)和“扫帚”形纤维断裂模式(C8A4,C6A6材料破坏形式)。此外,按照一定的混杂比加入芳纶纤维也有效改善了碳纤维增强复合材料的破坏韧性,碳/芳纶纤维混杂MBWK织物增强复合材料的弯曲强度和弯曲模量随混杂比的提高而呈下降趋势,当复合材料中芳纶含量从42%(体积分数,下同)(C6A6)到59.2%(C4A8)的变化过程中,弯曲强度和弯曲模量的降低率较高。0°试样在混杂比为59.2%(C4A8)时,弯曲挠度最大,达到7.49 mm,远高于纯芳纶纤维或纯碳纤维增强的复合材料。所有90°混杂复合材料试样的弯曲挠度均高于纯芳纶纤维或纯碳纤维增强的复合材料,表现出积极的混杂效应。     

导电玻璃纤维及其功能复合材料研究进展

玻璃纤维增强聚合物基复合材料因其成本低、力学性能好等优点被广泛应用,而导电玻璃纤维增强复合材料将进一步拓展玻璃纤维复合材料的应用领域,也是其未来发展的重要方向。本文综述了国内外导电玻璃纤维的种类、构建结构及特征性能等,同时介绍了不同导电玻璃纤维对玻璃纤维功能复合材料的性能影响;最后,结合目前导电玻璃纤维及其复合材料的应用和限制,阐述了聚合物基导电玻璃纤维功能复合材料的发展趋势。      

芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维制备工程用纤维/水泥复合材料的适用性

研究了两种高强合成纤维在工程用纤维/水泥复合材料制备过程中的适用性,其中,芳纶纤维的表面为亲水性,超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维的表面为憎水性。研究结果表明:工程用芳纶纤维/水泥复合材料拉伸破坏过程中无应变硬化能力且表现为单裂纹破坏现象;工程用UHMWPE纤维/水泥复合材料拉伸破坏过程中表现出良好的应变硬化能力和多裂纹开裂特性。因此,两种纤维相比,UHMWPE纤维适宜于工程用纤维/水泥复合材料的制备。随着水胶比的降低,工程用UHMWPE纤维/水泥复合材料抗拉强度增大,但应变硬化能力降低,因此,在制备工程用UHMWPE纤维/水泥复合材料的过程中,应协调纤维抗拉强度和基体与纤维之间界面过渡区的品质。      

三维正交机织复合材料的拉伸力学性能及介电性能研究

三维纺织复合材料的发展越来越广泛,其轻质,抗分层等优点是层合板式复合材料无法比拟的.本工作对自行设计并制作的五种玻璃纤维芳纶纤维混合增强的环氧树脂复合材料的拉伸力学性能和介电性能进行了研究.结果表明纯芳纶结构的三维复合材料有着最高的比强度和比模量;而在玻璃纤维含量较多的结构材料里介电性能呈现集中且稳定的趋势.在不同的应用中,可以将不同纤维混合作为增强体以发挥各种纤维的优势和特点,满足不同的设计和实际需要.     

芳纶纤维增韧碳纤维泡沫金属夹芯梁压缩性能及界面性能

为研究芳纶短纤维对复合材料夹芯材料/结构的界面及性能的影响,对具有芳纶短纤维增韧界面的碳纤维-泡沫铝夹芯梁进行了试验和细观增韧机制研究.在夹芯梁制备过程中,在碳纤维-泡沫铝界面加入低密度芳纶短纤维薄膜,通过短纤维的桥联作用,提高夹芯梁的界面黏接性能.研究了芳纶纤维增韧对夹芯梁面内压缩性能和破坏模态的影响,采用非对称双悬臂梁(ADCB)试验测量了不同增韧参数条件下,碳纤维表板与泡沫铝芯体之间的临界能量释放率.试验结果显示:在相同增韧参数条件下,Kevlar纤维增韧夹芯梁的面内压缩性能和界面临界能量释放率均较好,而混杂长度Kevlar纤维的界面增韧效果最优.通过对试件断面的SEM观测,分析了芳纶纤维增韧的细观增韧机制.     

CaCl1和多巴胺处理对芳纶纤维表面结构与性能的影响

采用氯化钙(CaCl2)乙醇溶液和多巴胺水溶液浸渍法对芳纶纤维表面进行改性处理,对改性后芳纶纤维表面的化学结构、微观形貌、表面粗糙度、单丝拉伸强度和芳纶纤维/环氧树脂复合材料的界面性能等进行了测试分析.结果表明,采用CaCl2乙醇溶液处理芳纶纤维后,芳纶纤维表面有刻蚀出的沟槽,表面粗糙度增大,芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度明显提高,同时由于纤维结构受到破坏,单丝拉伸强度下降了11.12％;采用多巴胺水溶液处理时,芳纶纤维表面沉积了聚多巴胺涂层,表面粗糙度增大,芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度进一步提高,纤维结构几乎不受影响,单丝拉伸强度降幅较小;采用CaCl2乙醇溶液和多巴胺水溶液先后处理芳纶纤维后,纤维表面的聚多巴胺涂层更致密,复合材料的层间剪切强度达到最大值,同时改性后的纤维具有一定的抗紫外性能,此方法改性效果最优.     

太阳辐照对芳纶纤维及其复合材料性能的影响

选择K49和F-Ⅲ两种芳纶纤维及其5224A环氧树脂基复合材料为研究对象,以单丝拉伸强度、FTIR、DSC、SEM、复合材料力学性能和介电性能作为表征手段,研究太阳辐照对芳纶纤维的结构性能以及芳纶/环氧复合材料的结构透波性能的影响作用。结果表明:K49在辐照过程中表现出显著的自我屏蔽效应,400h的强度保持率为82%,F-Ⅲ未观察到明显的自我屏蔽效应,强度保持率为50%。辐照前后的FTIR,XPS,DSC,SEM结果证明纤维表层出现了降解,氢键破坏与结晶度下降是引起纤维性能下降的主要原因。太阳辐照前后复合材料的性能测试结果证明辐照对材料的性能无明显影响,辐照后复合材料的弯曲、层间剪切和介电性能基本无变化,拉伸强度略有升高,压缩强度轻微下降,K49/5224A的压缩强度下降了11.8%,F-Ⅲ/5224A的压缩强度下降了6.6%,这主要是由于太阳辐照老化仅引起复合材料表面树脂基体轻微降解所造成的。