Proceso de producción de fibra de Aramida

Método de síntesis del aramida de contraposición

Las principales materias primas del aramida son el cloruro de P - benzoilo (tpc) y la P - benzodiamina (ppd). El aramida de contraposición debe ser policondensado en condiciones sin agua. El método de preparación es el siguiente:

① método de condensación de interfaz:

Disolver los cloruros de dicarboxilato en un disolvente orgánico no miscible con agua, como benceno, cloruro de carbono, etc., y luego disolver la diamina en agua (añadir una pequeña cantidad de Na2CO3 o NaOH al agua para absorber el ácido clorhídrico producido por la reacción), y luego mezclar las dos soluciones anteriores, al unirse, Se produce una reacción de Policondensación en la interfaz de los dos líquidos para formar una película de polímero. Debido a que la reacción se realiza en la interfaz, se llama Policondensación de la interfaz.

② método de Policondensación de solución a baja temperatura:

Es el método más maduro para sintetizar fibra de Aramida en la actualidad. Este método se utiliza para la síntesis industrial de fibras Kevlar y technoral.

En un reactor de polimerización de vidrio equipado con un agitador de acero inoxidable y secado por n2, se añade una solución nmp que contiene una cierta cantidad de cloruro de litio anhidro y piridina, se añade una P - benzodiamina en polvo a temperatura ambiente y se disuelve en un baño de agua helada. la solución se reduce a una cierta temperatura y Luego se añade un cloruro de P - ftalilo en polvo estequimétrico. Al mismo tiempo, aumenta la velocidad de mezcla. A medida que avanza la reacción, la viscosidad de la solución aumenta y el nivel de líquido aumenta. Unos minutos más tarde, apareció el fenómeno de la barra de escalada y apareció gel. Continúe agitando durante unos minutos para triturar el Grupo de gel amarillo y deje reposar el producto durante más de 6 horas. Añadir pequeñas cantidades de agua al polímero obtenido, triturarlo y filtrarlo, y luego lavarlo varias veces con agua fría y caliente para eliminar el disolvente residual, el cloruro de litio, el ácido clorhídrico y la piridina hasta que el detergente sea neutral y luego secar el polímero a 100 ° c. después de superar las 5 h, se obtiene el polímero seco. Luego se mezcla el polímero en ácido sulfúrico concentrado en frío, se calienta a 75 ° C y se convierte en una solución de cristal líquido nemático, y luego se gira.

Método de síntesis de fibra aramida intermedia

Las M - aramidas están formadas por la condensación de IPC y mpd, con polimerización a baja temperatura, polimerización de interfaz, polimerización de emulsión y polimerización en fase gaseosa.

Entre ellos, el método de polimerización a baja temperatura y el método de condensación de interfaz son más comunes.

La compañía estadounidense DuPont utiliza la polimerización a baja temperatura para la Policondensación y el proceso de hilado en seco; El Teijin japonés utiliza la polimerización de interfaz para la Policondensación y el proceso de hilado húmedo; Tanto el nuevo material de Taihe en yantai, Provincia de Shandong como Guangdong caiyan adoptaron el método de polimerización de solución para la Policondensación a baja temperatura y el proceso de hilado húmedo para producir fibra aramida intermedia.

① método de polimerización a baja temperatura:

Disolver el MPD en un disolvente de n, n - Dimetilacetamida (dmac) bajo agitación, enfriarlo a unos 0 ° c, luego agregar IPC bajo agitación y calentarlo a 50 a 70 ° C para reaccionar, durante el cual se producirá hcl, que debe neutralizarse con ca (oh) 2 para que la solución se convierta en un sistema de solución dmac - cacl2, cuya concentración Se puede ajustar de acuerdo con el hilado húmedo. Este método consume menos disolvente, los pasos de operación son simples y la eficiencia de producción es alta, por lo que el método de Policondensación a baja temperatura es ampliamente utilizado.

② método de polimerización de interfaz:

Disolver el IPC en un disolvente de tetrahidrofurano (thf) para formar una fase orgánica; El MPD se disuelve en una solución de agua de carbonato de sodio para formar una fase de agua, y luego se añade la fase orgánica a la fase de agua bajo una fuerte agitación, haciendo que la fase orgánica y la fase de agua sean dos fases. La reacción de Policondensación ocurre rápidamente en la interfaz de fase. El polímero resultante se precipita y filtra, lava y seca para obtener productos sólidos.

El método de polimerización de interfaz tiene una velocidad de reacción rápida y un alto peso molecular relativo del polímero resultante, lo que puede preparar una solución cruda de hilado de alta calidad, pero debido al complejo proceso del método y los altos requisitos del equipo, la inversión es alta.

Campo de aplicación de la fibra de Aramida

La fibra de aramida es ampliamente utilizada en muchos campos, como aeroespacial, automoción, electromecánica, construcción y Deportes en china, y es uno de los materiales indispensables en la vida futura.

Sector de la aviación

La fibra de aramida tiene baja densidad, alta resistencia y buena resistencia a la corrosión. Se puede utilizar para fabricar carcasas de motores de cohetes para misiles, materiales de transmisión de ondas de banda ancha en el fuselaje del avión y la nave espacial, el ala principal y la cola, y componentes estructurales capaces de soportar impactos. Las placas estructurales de panal multicapa preparadas impregnadas con resina epoxi para formar un preimpregnado de aramida y combinadas directamente con estructuras de panal o espuma tienen una excelente resistencia al impacto y penetración de ondas electromagnéticas. Los laminados compuestos súper híbridos formados por la presión térmica superpuesta de fibras aramida, láminas de aluminio delgadas y tejidos no tejidos epoxidados tienen un módulo específico extremadamente alto y una resistencia específica, y su vida útil contra la fatiga es de 100 a 1000 veces mayor que la de las láminas de aleación de aluminio. Se puede utilizar en el fuselaje del avión y otros componentes. Los materiales compuestos reforzados a base de resina preparados a partir de fibra aramida se aplican a los pasajeros del avión, lo que puede reducir considerablemente el peso total del avión.

Construcción

La ductilidad de los tejidos de fibra aramida es mejor que la de los tejidos de fibra de carbono. El material en sí es ligero, libre y flexible. Es un material de refuerzo ideal para obras de construcción, especialmente cuando se refuerzan componentes de forma irregular. No hay necesidad de achacar. El tejido de fibra Aramida en barras de acero se puede utilizar como esqueleto reforzado con cemento para edificios grandes. Además de las ventajas de alta resistencia y peso ligero, también es resistente a la corrosión y tiene una buena resistencia al Corte.

Transporte

Debido a su baja densidad de fibra aramida, puede soportar altas y bajas temperaturas y tiene una buena adherencia al caucho, por lo que puede usarse como cordón de neumáticos para automóviles o aviones. Los neumáticos hechos de fibra aramida son ligeros, delgados, de baja resistencia a la rodadura, de alta capacidad de carga, resistentes a la abrasión, al Corte y a la penetración, y el Centro de gravedad de la presión del suelo de los neumáticos durante su uso. pequeños movimientos, buen rendimiento de dirección, fácil emisión de calor y no son fáciles de deformar. Esto mejora la comodidad de viaje del automóvil, prolonga la vida útil de los neumáticos y puede cumplir con los requisitos de uso de los neumáticos de los aviones supersónicos modernos.

Electrónica y campos eléctricos

La fibra de aramida tiene una alta resistencia y módulo, un bajo coeficiente dieléctrico y una buena transmisión de ondas electromagnéticas. En las mismas condiciones de rigidez, el espesor de la capa de blindaje de la antena de radar hecha de materiales compuestos de aramida puede reducirse en un 30% en comparación con los materiales compuestos de fibra de vidrio.%, La transmisión de ondas electromagnéticas aumentó en un 10%; Los sustratos laminados hechos de fibras de aramida y resina epoxi, resina fenol, poliimida, etc., tienen un alto coeficiente de expansión lineal que coincide con la cerámica y no presentan expansión térmica ni contracción. Provoca grietas y se puede utilizar para fabricar placas de circuito impreso especiales en técnicas de montaje de superficies, lo que favorece la miniaturización y el peso ligero de los dispositivos electrónicos.

Utilizing the characteristics of high strength and high temperature resistance of aramid fiber, it is used as a "tension member" in the optical fiber, which can protect the small and fragile optical fiber from elongation and deformation when it is subjected to tension, and will not affect the transmission of light. The composite product of aramid fiber and carbon fiber has good processability and semiconductor properties, and can withstand high temperature. It is mostly used to make materials for reducing electric fields in high-voltage devices. After being impregnated with insulating varnish, aramid paper has good insulation properties, and combined with natural mica sheet, it is used as insulation material for heat-resistant motors.

Otras áreas

Las fibras aramida contienen una gran cantidad de anillos de benceno en sus moléculas, tienen una buena estabilidad química, resistencia a la corrosión, alta resistencia específica, ligera y robusta, y se pueden utilizar para fabricar cables de barcos marítimos y pozos profundos. Aprovechando la resistencia a altas temperaturas y la fatiga de la fibra aramida, se fabrican raquetas de alta gama, cañas de pescar, trineos, esquís, esquís, arcos y flechas, kayaks, palos de golf, etc., y también se pueden utilizar para hacer botas de montañismo, guantes de boxeo, cascos de carreras, carrocerías de carreras, etc. en malas condiciones deportivas. Debido a que el amianto es gravemente dañino para las vías respiratorias humanas, la fibra aramida puede reemplazar el amianto para fabricar placas de sellado de caucho reforzado y otros sellos para juntas y anillos de frenos de automóviles.

El tejido unidireccional de aramida proporciona una mejor solución para el refuerzo del edificio.

La fibra aramida no solo puede construir carreteras, sino también fortalecer casas, y tiene perspectivas muy amplias en el campo de la construcción.

La fibra de aramida es un nuevo tipo de fibra sintética de alta tecnología, que tiene excelentes propiedades como resistencia súper alta, alto módulo, resistencia a altas temperaturas, resistencia al ácido y álcali, peso ligero y así sucesivamente. O de dos a tres veces la fibra de vidrio, la tenacidad es el doble que la del alambre de acero, y el peso es solo alrededor de 1 / 5 del alambre de acero. No se descompone ni se derrite a una temperatura de 560 ° c. Los materiales compuestos de tela de fibra aramida tienen las características de alta resistencia a la tracción, pequeña proporción, buena resistencia a la corrosión, buena tasa de extensión, buena propiedad de aislamiento, fuerte resistencia, alta resistencia a la cizalla y resistencia a la extrusión, fuerte resistencia al impacto y buena resistencia inherente a la llama. Rendimiento, que se puede utilizar para reparar y reforzar puentes, columnas, metro, chimeneas, torres de agua, túneles, ferrocarriles electrificados, puertos marítimos y muelles, especialmente para el refuerzo y reparación de estructuras de hormigón.

Por ejemplo, se aplica a las vigas, principalmente puentes y edificios civiles o plantas industriales. Los métodos de refuerzo incluyen la resistencia a la flexión y el Corte. Al doblar, la dirección de la fibra de la tela fanglun coincide con la dirección del eje de la viga. Lado de tensión para aumentar la capacidad de carga de la viga. Según las pruebas pertinentes, siempre que la viga no sea una viga súper reforzada, una capa de tela fanglun de 280 gramos puede aumentar la capacidad de carga en aproximadamente un 30%, y dos capas pueden aumentar la capacidad de carga en aproximadamente un 40%. La dirección es perpendicular al eje de la viga.

La tela fanglun también es el material ideal para fortalecer las columnas. En primer lugar, debido a que el módulo de elasticidad de la fibra de aramida es de 118gpa, la fibra de aramida tiene una mejor ductilidad que el módulo de elasticidad de la fibra de carbono de 230gpa; En segundo lugar, el borde de molienda solo necesita unos 10 mm, generalmente no necesita borde de molienda, mientras que la fibra de carbono necesita unos 30 mm. Por el contrario, el uso de tela fanglun puede ahorrar muchas horas de trabajo. Finalmente, debido a que la tela fanglun es una tela blanda, tiene un mejor seguimiento, especialmente para sombreros con formas irregulares, que son más adecuados para el refuerzo con tela fanglun.

En cuanto a la aplicación de refuerzo de mampostería y paneles, los requisitos de limpieza de refuerzo de los paneles son generalmente altos, y el refuerzo no afectará la apariencia, por lo que es más conveniente reforzarlos con materiales compuestos de aramida delgados y blandos. En el refuerzo de chimeneas y torres de agua, es difícil reforzarlas y mantenerlas debido al desarrollo a gran altitud de estructuras como chimeneas y torres de agua. Los métodos tradicionales son básicamente difíciles de resolver este tipo de problemas, mientras que las fibras de aramida son ligeras, de alta resistencia, resistentes a la corrosión y duraderas. Bien, esta será una mejor opción para reforzar chimeneas y torres de agua.

En el refuerzo de los túneles del metro, los tejidos de aramida también tienen ciertas ventajas. Debido a que el metro y los túneles son estructuras que trabajan bajo tierra, sus fuerzas son diferentes de las de la estructura del suelo, y hay presión del suelo tanto en la parte superior como en los lados de la cueva. También tiene requisitos de limpieza, por lo que es muy poco probable que se utilicen métodos tradicionales de refuerzo para reparar grietas. El refuerzo y mantenimiento de la tela fanglun puede cumplir con sus diversos requisitos. Las grietas en las bóvedas o paredes laterales del metro o túnel son generalmente multidireccionales e irregulares, lo que requiere que su material de reparación tenga una buena resistencia al corte, y el aramida también es un material FRP no conductor. Por lo tanto, las ventajas de la tela fanglun en la aplicación de refuerzo de la ingeniería del metro del túnel son muy prominentes.