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芳族聚醯胺(Polyamide Aromatic,簡稱PARA)的纖維及其複合材料具有高拉伸強度高模量較低的伸長率、耐燃燒、耐高溫、耐有機溶劑和燃料、潤滑劑等特性,因此在工程方面有廣泛用途,目前已開發在工業上應用的有PPTA、MPIA、PBA等。
聚對苯醯胺,學名聚對苯甲醯胺,英文名Poly(p-benzamide),簡稱PBA。

1發展史

美國杜邦公司於1916年首先介紹芳族聚醯胺-聚間苯二甲醯間苯二胺(Nomex)纖維,1970年介紹了聚對苯醯胺(Fibre B或PRD-49),1972年又介紹了較韌性的聚1,4-苯撐對苯二醯胺(Kevlar 49)纖維,分析表明Kevlar纖維為代表。

2主要生產方法

1.樹脂生產
以對氨基苯甲酸為單位、N-甲基吡咯烷酮為溶劑,在催化劑、助催化劑存在和80~90℃的條件下,反應3小時。然後,將物料沉析到酒精中,用水洗滌樹脂,乾燥,即可得到紡絲用樹脂。樹脂的特性粘度控制在1.8~2.2範圍內。
2.液晶漿液的製備
將芳綸-I樹脂溶解在含有4~6%助溶劑的有機溶劑(二甲基乙醯胺或N-甲基吡咯烷酮)中,聚合物濃度控制在9~10%左右,即可得到光學上各向異性的液晶漿液。
3.濕法紡絲
將上述液晶漿液過濾,置於貯料筒中脫泡24小時,紡絲液經紡絲計量泵計量后,再經過濾器送至噴絲頭,通過Φ0.05~0.08×500~1000孔紡絲帽,以每分鐘10~20米的速度從噴絲孔噴入到凝固浴中。凝固浴為20~40%的有機溶劑水溶液,溫度為40~50℃。從凝固出來的纖維經水充分洗凈,乾燥后,即得芳綸-I原絲。原絲在惰性氣體中(3~5升/分,500~550℃)熱處理3~5秒,即得到芳綸-I纖維。

3理化性能

1.物理性能
纖維色澤:淡黃色
相對密度:1.4655g/cm3
復絲旦度:1000~1500旦
細度:1.0~1.5旦
復絲強度:2337~2585Mpa
伸長率:1.5~2.5%
彈性模量:>147Gpa
芳綸-I性能接近Kevlar-149的性能,兩者比較如表
2.熱性能
芳綸-I與Kevlar-49浸漬環氧樹脂后耐熱穩定性相近,未塗環氧樹脂則芳綸-I的熱穩定性優於Kevlar-49。
芳綸-I在280℃空氣中恆溫老化100小時,性能基本沒有變化。
芳綸-I在320℃的恆溫熱老化性能見表

4應用領域

聚對苯醯胺纖維是一種高強度、高模量、低密度的芳核醯胺纖維。其纖維密度(1.42~1.46g/cm3為玻璃纖維的60%,為碳纖維的80%,拉伸強度3.4~4.1Gpa,拉伸模量82.7~137.9Gpa,壓縮強度僅為拉伸強度的20%,顯示出延展性,可以壓縮和彎曲,能夠吸收能量。它廣泛用於熱塑性塑料和熱固性塑料的增強,是尖端複合材料的高效增強劑。典型應用包括:
1.導彈、核武器、宇航等軍用複合材料。可大幅度減輕自重,提高射程和載荷能力。
2.利用其超剛性、低密度性能,用其複合材料作雷達罩及天線骨架。
3.用其複合材料做飛機的地板材料、整流罩、機體門窗、內裝飾等結構材料。
4.利用其高強度和低伸長率特性作光纜、電纜、海洋電纜等的增強骨架材料。
5.體育器材。成功地用以製作賽艇、槳、羽毛球拍等。
6.各種高溫、耐磨的盤根、剎車片等。
7.橡膠製品。用以製作超高壓管、齒型帶、三角帶等。
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