生产高性能芳纶纤维的技术有哪些?
经过实践证明,以下技术对高性能芳纶纤维的生产是有效的。
1、采用超倍拉伸技术,通常大于10倍,以获得高度取向的纤维结构。
2、增加分子链内氢键提高分子链刚性,增加分子链间氢键提高纤维径向强度。
3、通过共聚调节分子链的刚柔性、规整性、结晶性、氢键密度。
4、合成更刚性和更规整的分子链,采用液晶纺丝法,获得高度取向的伸直链结构。
5、针对结构缺陷的修补技术,如细旦化、浸渍热处理、高压纺丝等。
6、预留初生纤维的结构调整空间,进行热处理。
浅谈芳纶纤维的发展趋势
1995年世界对位芳纶的产量约4.2万吨,2005年预计达到5.5万吨;1995年我国对位芳纶的年用量是50吨,2006年估计为3000吨;而世界对位芳纶需求量的年增长率约为10%。近年来,随着世界经济和科技的快速发展,对位芳纶的用途不断扩展,尤其在复合材料、轮胎橡胶、建筑和电子通讯领域的应用进展显著。经过40年的研究开发,对位芳纶从少量应用于军工、航天的特殊材料将发展成为在工业和民用领域也广泛使用的标准材料。不仅如此,当前对位芳纶改性和差别化研究活跃也预示芳纶正在快速成为一类通用材料的发展趋势。 对位芳纶的理论强度为30GPa,而目前其能够做到的实际强度仅为3~5GPa。芳纶的压缩强度、耐疲劳强度、弯曲模量、耐水耐光性能及表面粘合力均不够理想。同时,不断创新的高性能纤维如PBO、聚酰亚胺、高强高模聚乙烯和碳纤维等对芳纶纤维构成有力竞争。这些问题和不足将引导对位芳纶生产技术和应用技术的发展趋势。进一步弄清芳纶聚集态结构;通过共聚改性提高芳纶的性能,改善加工生产条件,降低生产成本;通过表面改性处理、混杂纤维及新型成型技术使芳纶适应各种用途,提高使用性能,降低应用成本等都是未来一段时期的主要技术研发方向。
芳纶纤维与碳纤维适用性比较
纤维材料补强广泛适用于桥梁、地铁、地下结构、工业与民用建筑、水塔、水池、烟囱等几乎土木工程的各个领域,基本含盖了混凝土受拉、受压、受弯和受剪的加固。碳纤维布在顺纤维方向具有很高的拉伸强度与疲劳强度,而抗压抗剪强度较低,因此主要适用于混凝土结构受拉的加固,尤其适用于梁的加固,但因其破坏呈脆性,设计时,安全系数必须充分考虑。同碳纤维材料一样,同为复合材料的芳纶纤维的材料抗压强度较低,但其抗剪性能优秀,因此用作墩柱的抗剪和抗震补强是非常理想的,另外由于芳纶纤维不导电,可以应用于铁路、电气化等对电绝缘性要求高的加固。