Výrobní proces aramidových vláken

Syntetická metoda paraaramidových vláken

Hlavními surovinami paraaramidu jsou tereftaloylchlorid (TPC) a p-fenylendiamin (PPD). Paraaramid musí podstoupit polykondenzační reakci za bezvodých podmínek. Metody přípravy jsou:

① Metoda polykondenzace rozhraní:

Rozpusťte chlorid kyseliny dikarboxylové v organickém rozpouštědle smísitelném s vodou, jako je benzen, tetrachlorid uhličitý atd., a pak rozpusťte diamin ve vodě (přidejte malé množství Na2CO3 nebo NaOH do vody absorbovat kyselinu chlorovodíkovou generovanou reakcí), Pak se výše uvedené dva roztoky smíchají a v okamžiku přidání dochází k polykondenzační reakci na rozhraní obou kapalin, aby vytvořil polymerní film. Protože reakce se provádí na rozhraní, nazývá se to mezifázová polykondenzace.

②Nízkoteplotní polykondenzační metoda roztoku:

Jedná se v současné době o nejzralější metodu syntetizace aramidových vláken. Tato metoda se používá při syntéze průmyslových kevlarových a technologických vláken.

Ve skleněném polymerizačním reaktoru vybaveném míchačem z nerezové oceli a procházejícím suchým N2 přidejte NMP roztok obsahující určité množství bezvodného LiCl a pyridinu, přidejte práškový p-fenylendiamin při pokojové teplotě a rozpusťte ho v ledovodní lázni. Roztok se sníží na určitou teplotu a poté se přidá stechiometrický práškový tereftaloylchlorid a zároveň se zvyšuje rychlost míchání. Jak reakce postupuje, viskozita roztoku se zvyšuje a hladina kapaliny stoupá. Po několika minutách dochází k jevu lezení po prutech a objeví se gel. Pokračujte v míchání několik minut, abyste rozbili žlutou gelovou skupinu a pak nechte výrobek stát déle než 6h. Přidejte malé množství vody do získaného polymeru, drťte a filtrujte, poté umyjte studenou vodou a horkou vodou několikrát, abyste odstranili zbytkové rozpouštědlo, LiCl, HCl a pyridin, dokud mycí kapalina není neutrální, poté vysušte polymer při 100°C Více než 5h, byl získán suchý polymer. Poté se polymer smíchá do studené koncentrované kyseliny sírové, zahřeje na 75°C, aby se stal nematickým tekutým krystalovým roztokem, a poté se spřádí.

Syntetická metoda metaaramidového vlákna

Meta-aramid je tvořen polykondenzací IPC a MPD a existuje nízkoteplotní polykondenzace, mezifázová polykondenzace, emulzní polymerizace a polymerizace plynové fáze.

Mezi nimi jsou běžnější metoda nízkoteplotní polykondenzace a metoda mezifázové polykondenzace.

Společnost DuPont ze Spojených států používá nízkoteplotní polymerizaci pro polykondenzaci a přijímá proces suchého přádění; Japonský Teijin používá mezifázovou polymeraci pro polykondenzaci a přijímá proces mokrého spřádání; Shandong Yantai Taihe New Materials a Guangdong Caiyan oba používají nízkoteplotní polykondenzaci metodou polymerizace roztoku, pomocí procesu mokrého spřádění k výrobě meta-aramidových vláken.

①Metoda nízkoteplotní polymerizace:

Rozpusťte MPD v N,N-dimethylacetamidovém (DMAc) rozpouštědle pod mícháním, vychladněte na cca 0°C, pak přidejte IPC pod mícháním a ohřejte až 50~70°C pro reakci, během reakčního procesu vytvoří HCl, Ca(OH)2 by měl být přidán k neutralizaci během reakce, takže se roztok stane systémem roztoku DMAc-CaCl2 a jeho koncentrace může být upravena pro mokré spřádění. Tato metoda spotřebuje méně rozpouštědla, operační kroky jsou jednoduché a výrobní účinnost je vysoká, takže nízkoteplotní polykondenzační metoda je široce používána.

② Metoda polymerizace rozhraní:

Rozpusťte IPC v rozpouštědle tetrahydrofuranu (THF) a vytvořte organickou fázi; Rozpusťte MPD ve vodném roztoku uhličitanu sodného, aby vytvořila vodní fázi, a pak přidejte organickou fázi do vodní fáze za silného míchání, takže organická fáze a vodní fáze jsou ve dvou fázích. Polykondenzační reakce probíhá rychle na fázovém rozhraní. Výsledný polymer vysrážel a byl filtrován, umytý a sušen, aby vznikl pevný produkt.

Reakční rychlost metody mezifázové polymerizace je rychlá, relativní molekulová hmotnost generovaného polymeru je vysoká a lze připravit vysoce kvalitní spinning dope, ale vzhledem k složitému procesu a vysokým požadavkům na vybavení této metody vede k vysokým investicím.

Oblasti použití aramidových vláken

Aramidová vlákna jsou široce používána v leteckém, automobilovém, elektromechanickém, stavebnictví, sportu a mnoha dalších oblastech mé země a jsou jedním z nepostradatelných materiálů v budoucím životě.

Odvětví letectví

Aramidové vlákno má nízkou hustotu, vysokou pevnost a dobrou odolnost proti korozi. Může být použit k výrobě krytů raketových motorů pro rakety, širokopásmových materiálů pro přenos vln pro trupy, hlavní křídla a empennáže letadel a kosmických lodí a konstrukčních prvků, které odolají nárazovým silám. Vícevrstvá deska pro strukturu voštiny připravená impregnací aramidové tkaniny epoxidovou pryskyřicí pro tvorbu aramidového prepregu a přímé spojení s voštinou nebo pěnovou strukturou má vynikající odolnost proti nárazům a propustnost elektromagnetických vln. Super-hybridní kompozitní laminát vytvořený překrývajícím se a lisováním za tepla aramidových vláken, tenkých hliníkových desek a epoxidové netkané tkaniny má extrémně vysoký specifický modul a specifickou pevnost a jeho životnost proti únavě je 100 až tisíckrát větší než desky z hliníkové slitiny. Může být použit v trupu letadel a dalších částech. Vyztužený kompozitní materiál na bázi pryskyřice připravený aramidovým vláknem se aplikuje na tělo cestujícího letadla, což může výrazně snížit celkovou hmotnost letadla.

Stavebnictví

Tlakost tkaniny aramidových vláken je lepší než u uhlíkových vláken. Samotný materiál je lehký a flexibilní ve svobodě. Je ideálním výztužným materiálem pro stavební projekty, zejména při výztuži nepravidelně tvarovaných součástí. Není nutné zkosení. Tkaní aramidových vláken do ocelových tyčí lze použít jako cementová kostra pro velké budovy. Kromě výhod vysoké pevnosti a nízké hmotnosti je také odolný proti korozi a má dobrou odolnost proti smyku.

Doprava

Vzhledem k nízké hustotě aramidových vláken může odolat vysokým a nízkým teplotám a má dobrou přilnavost k pryži, takže může být použit jako šňůry pneumatik pro automobily nebo letadla. Pneumatika vyrobená z aramidového vlákna má nízkou hmotnost, tenkou pneumatiku, nízký valivý odpor, vysokou nosnost pneumatiky a dobrou odolnost proti opotřebení, odolnost proti řezu a odolnost proti propíchání a těžiště pneumatiky při používání Pohyb je malý, výkon řízení je dobrý, teplo se snadno vyzařuje a není snadné deformovat, což zlepšuje jízdní komfort auta, prodlužuje životnost pneumatiky a může splnit požadavky moderních nadzvukových letadel pro použití pneumatik.

Elektronické a elektrické pole

Aramidová vlákna mají vyšší pevnost a modul a nižší dielektrický koeficient a dobrou propustnost elektromagnetických vln. Za stejných podmínek tuhosti může být tloušťka štítu radarové antény vyrobeného z aramidových kompozitních materiálů snížena o 30% ve srovnání se skleněnými vlákny kompozitních materiálů.%, propustnost elektromagnetických vln se zvýšila o 10%; laminovaný substrát vyrobený z aramidových vláken a epoxidových, fenolických, polyimidových a jiných pryskyřic má vysoký stupeň lineární roztažnosti koeficientu s keramikou a netrpí tepelnou roztažností a kontrakcí. Může způsobit prasknutí a může být použita k výrobě speciálních desek plošných spojů v technologii povrchové montáže, která přispívá k miniaturizaci a nízké hmotnosti elektronických zařízení.

Využitím vlastností vysoké pevnosti a vysoké teplotní odolnosti aramidového vlákna se používá jako "tahový člen" ve optickém vlákně, který může chránit malé a křehké optické vlákno před prodloužením a deformací, když je vystaven napětí, a nebude mít vliv na přenos světla. Kompozitní produkt z aramidových vláken a uhlíkových vláken má dobrou zpracovatelnost a polovodičové vlastnosti a může odolat vysokým teplotám. Většinou se používá k výrobě materiálů pro redukci elektrických polí ve vysokonapěťových zařízeních. Po impregnaci izolačním lakem má aramidový papír dobré izolační vlastnosti a v kombinaci s přírodním slídovým plechem se používá jako izolační materiál pro tepelně odolné motory.

Ostatní oblasti

Aramidová vlákna obsahují ve svých molekulách velké množství benzenových kroužků, které mají dobrou chemickou stabilitu, odolnost proti korozi, vysokou specifickou pevnost, lehké a pevné a mohou být použity k výrobě kabelů pro námořní nádoby a hluboké ropné vrty. Využijte odolnost proti vysokým teplotám a odolnost proti únavě aramidového vlákna k výrobě vysoce kvalitních raket, rybářských prutů, saní, lyží, lyžařských hole, luků a šípů, veslařských člunů, golfových hole atd., a může být také použit k výrobě horolezecké boty s drsnými sportovními podmínkami Boty, boxerské rukavice, závodní helmy, karoserie závodních aut atd. Vzhledem k tomu, že azbest je vážné nebezpečí pro lidské dýchací cesty, aramidová vlákna mohou být použita místo azbestu k vyztužit<pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad><pad>

Aramidová jednosměrná tkanina poskytuje lepší řešení pro výztuž staveb

Aramidové vlákno může nejen stavět silnice, ale také posílit domy a má velmi širokou vyhlídku v oblasti stavebnictví.

Para-aramidové vlákno je nový typ high-tech syntetických vláken, které má vynikající vlastnosti, jako je ultra-vysoká pevnost, vysoký modul, odolnost proti vysokým teplotám, odolnost proti kyselinám a alkaliím a nízká hmotnost. Nebo 2-třikrát větší než u skleněných vláken, houževnatost je dvakrát větší než u ocelového drátu a hmotnost je pouze asi 1/5 ocelového drátu. Při teplotě 560° C se nerozpadne ani nerozpustí. Aramidový tkaninový kompozitní materiál má vysokou pevnost v tahu, malou specifickou gravitaci, dobrou odolnost proti korozi, dobrou protažení, dobrý izolační výkon, silnou houževnatost, vysokou smykovou pevnost a extruzní pevnost, silnou odolnost proti nárazům a vynikající vnitřní zpomalování hoření. Výkon, může být použit k opravám a zpevnění mostů, sloupů, metra, komínů, vodních věží, tunelů, elektrifikovaných železnic, námořních přístavů a přístavů, zejména vhodných pro výztuž a opravy betonových konstrukcí.

Používá se například na trámy, zejména mosty a civilní stavby nebo průmyslové závody. Metody výztuže zahrnují ohybovou odolnost a smykovou odolnost. Při provádění ohybového odporu je směr vlákna aramidové tkaniny v souladu s axiálním směrem nosníku. Napěťová strana pro zvýšení nosnosti nosníku. Podle příslušných zkoušek, pokud nosník není super vyztužený nosník, vrstva 280 gramů aramidové tkaniny může zvýšit nosnou kapacitu o cca 30%, a dvě vrstvy mohou zvýšit nosnou kapacitu o cca 40%. Směr je kolmý na osu paprsku.

Aramidová tkanina je také ideální pro výztužné sloupky. Za prvé, protože elastický modul aramidového vlákna je 118Gpa, ve srovnání s elastickým modulem uhlíkového vlákna 230Gpa, aramidové vlákno má lepší tažnost; Za druhé, pro broušení hran je potřeba pouze asi 10mm a obecně není nutné žádné broušení, zatímco uhlíková vlákna potřebuje asi 30mm. Naproti tomu použití aramidové tkaniny může ušetřit spoustu lidských hodin. Konečně, protože aramidová tkanina je druhem měkké tkaniny, má lepší sledovatelnost, zejména u čepic s nepravidelnými tvary, je vhodnější použít aramidovou tkaninu pro výztuž.

Pokud jde o výztužné aplikace zdiva a panelů, požadavky na výztužný prostor panelů jsou obecně relativně vysoké a vzhled nebude ovlivněn po výztuži, takže je vhodnější použít tenké a měkké aramidové kompozitní materiály pro výztuž. Při výztuži komínů a vodních věží je kvůli vysokému výškovému vývoji konstrukcí, jako jsou komíny a vodní věže, obtížné je posílit a udržovat. Tradiční metody jsou v zásadě obtížné vyřešit takové problémy a aramidová vlákna jsou lehká, vysoce pevná, odolná proti korozi a odolná. Dobře, bude to lepší volba pro posílení komínů a vodních věží.

Při výztuži tunelů metra mají aramidové tkaniny také určité výhody. Vzhledem k tomu, že metro a tunely jsou konstrukce, které pracují pod zemí, jejich síla se liší od síly podzemní konstrukce a na střeše a stranách jeskyně jsou tlaky země. Má také požadavek na prostor hlavy, takže při opravě trhlin je možnost použití tradičních metod výztuže velmi malá. Výztuž a údržba aramidovou tkaninou může splnit její různé požadavky. Trhliny v klenbě nebo boční stěně metra nebo tunelu jsou obecně vícesměrné a nepravidelné, což vyžaduje, aby jeho opravné materiály měly dobrou smykovou odolnost, a aramid je také nevodivý FRP materiál. Proto jsou výhody aramidové tkaniny při aplikaci výztuže tunelového strojírenství metra poměrně prominentní.