对位芳纶纤维在橡胶工业领域的用量稳步增长
作为一类高性能材料,对位芳纶纤维的优异性能在不同的领域被开发应用。实际上,对位芳纶纤维不但可以单独用作各种结构材料和功能材料,而且还可与其它材料复合应用。
目前芳纶纤维的主要消耗领域是橡胶工业、摩擦密封材料、防弹防护、复合材料和绳缆市场。尤其是对位芳纶纤维在橡胶工业领域的用量稳步增长,年增长率接近10%。
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为什么说芳纶纤维可以做国防军工材料?
芳纶纤维全称为'聚对苯二甲酰对苯二胺',英文为Aramid fiber,是一种新型高科技合成纤维,具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的 5~6倍,模量为钢丝或玻璃纤维的2~3倍,韧性是钢丝的2倍,而重量仅为钢丝的1/5左右,在560度的温度下,不分解,不融化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能,具有很长的生命周期。芳纶的发现,被认为是材料界一个非常重要的历史进程。
芳纶纤维是重要的国防军工材料,为了适应现代战争的需要,目前,美、英等发达国家的防护服均为芳纶材质,芳纶防护服、头盔的轻量化,有效提高了军队的快速反应能力和杀伤力。在海湾战争中,美、法飞机大量使用了芳纶复合材料。除了军事上的应用外,现已作为一种高技术含量的纤维材料被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个方面。在航空、航天方面,芳纶由于质量轻而强度高,节省了大量的动力燃料,据国外资料显示,在宇宙飞船的发射过程中,每减轻1公斤的重量,意味着降低100万美元的成本。除此之外,科技的迅猛发展正在为芳纶开辟着更多新的民用空间。据报道,目前,芳纶产品用于防护服、头盔等约占7~8%,航空航天材料、体育用材料大约占40%;轮胎骨架材料、传送带材料等方面大约占20%左右,还有高强绳索等方面大约占 13%。
浅谈芳纶纤维的刻蚀改性技术
刻蚀改性技术是通过化学的或物理的技术处理芳纶纤维,使其表面层的形貌、结构、极性产生变化,有利于复合材料基体树脂的锚合和浸润,从而提高界面的粘合强度。刻蚀改性技术包括化学反应刻蚀和低温等离子体刻蚀。
通过某些化学物质处理芳纶纤维,使芳纶表面的酰胺键水解。一方面,形成粗糙表面,增加了基体树脂对芳纶表面的啮合力;另一方面,在芳纶表面形成极性基团如-COOH、-NH2、-OH等,提高了树脂基体对芳纶表面的润湿性,增强了与反应性基体树脂的键合作用。常用的化学刻蚀剂有酰氯类、酸碱类。
低温等离子体中的高能电子及离子作用于芳纶表面引发聚合物自由基反应,包括芳纶纤维表面的裂解、氧化、歧化及耦合等反应,可以在芳纶表面增加粗糙程度、产生极性基团、提高润湿能力,从而提高界面的粘合强度。在氨气中经5分钟的低温等离子体处理,芳纶/环氧复合材料的层间剪切强度和冲击强度分别提高了60%和50%。