Aramiidkiu tootmisprotsess

Para-aramiidkiu sünteetiline meetod

Paraaramiidi peamised toorained on tereftaloüülkloriid (TPC) ja p-fenüleendiamiin (PPD). Para-aramiid peab läbima polükondensatsiooni reaktsiooni veevabades tingimustes. Valmistamismeetodid on järgmised:

① Liidese polükondensatsiooni meetod:

Dikarboksüülhappe kloriid lahustatakse orgaanilises lahustis, mis on segatud veega, nagu benseen, süsiniktetrakloriid jne, ja seejärel lahustatakse diamiin vees (lisatakse veele väike kogus Na2CO3 või NaOH, et absorbeerida reaktsioonis tekkinud soolhape). Seejärel segatakse kaks eespool nimetatud lahust ja lisamise hetkel toimub kahe vedeliku liidesel polükondensatsiooni reaktsioon polümeerikileks moodustamiseks. Kuna reaktsioon toimub liideses, nimetatakse seda näovaheliseks polükondensatsiooniks.

②Madala temperatuuriga lahuse polükondensatsiooni meetod:

See on praegu kõige küpsem meetod aramiidkiu sünteesimiseks. Seda meetodit kasutatakse tööstuslikult Kevlar ja Technoral kiudude sünteesimisel.

Roostevabast terasest segistiga varustatud klaasist polümerisatsioonireaktoris, mis läbib kuiva N2, lisage NMP lahus, mis sisaldab teatud koguses veevaba LiCl ja püridiini, lisage pulbritud p-fenüleendiamiini toatemperatuuril ja lahustage see jää-veevannis Lahus langetatakse teatud temperatuurini ja seejärel lisatakse stoihiomeetriline pulbri tereftaloüülkloriid ja samal ajal suurendatakse segamiskiirust. Reaktsiooni edenedes suureneb lahuse viskoossus ja vedeliku tase tõuseb. Mõne minuti pärast ilmub varraste ronimise nähtus ja ilmub geel. Jätka segamist paar minutit, et purustada kollane geel grupp, ja seejärel lase tootel seista rohkem kui 6 tundi. Lisage saadud polümeerile väike kogus vett, purustage ja filtreerite, seejärel peske külma vee ja kuuma veega mitu korda jääklahusti, LiCl, HCl ja püridiini eemaldamiseks, kuni pesuvedelik on neutraalne, seejärel kuivatage polümeer temperatuuril 100 ° C Rohkem kui 5h, saadakse kuiv polümeer. Seejärel segatakse polümeer külma kontsentreeritud väävelhappega, kuumutatakse 75 ° C-ni nemaatiliseks vedelkristallilahuseks ja seejärel keeratakse.

Metaaramiidkiu sünteetiline meetod

Meta-aramiid moodustub IPC ja MPD polükondensatsioonil ning on madala temperatuuriga polümerisatsioon, näovaheline polükondensatsioon, emulsiooni polümerisatsioon ja gaasifaasi polümerisatsioon.

Nende hulgas on tavalisemad madala temperatuuriga polümerisatsiooni meetod ja näovaheline polükondensatsiooni meetod.

Ameerika Ühendriikide DuPont kasutab polükondensatsiooniks madala temperatuuriga polümerisatsiooni ja võtab kasutusele kuiva ketramise protsessi; Jaapani Teijin kasutab polükondensatsiooniks näovahelist polümerisatsiooni ja võtab kasutusele märgketrusprotsessi; Shandong Yantai Taihe uued materjalid ja Guangdong Caiyan kasutavad mõlemad madala temperatuuriga polükondensatsiooni lahuse polümerisatsiooni meetodil, kasutades märja ketrusprotsessi metaaramiidkiu tootmiseks.

①Madala temperatuuri polümerisatsiooni meetod:

Lahustage MPD N,N-dimetüülatseetamiidi (DMAc) lahustis segamisel, jahutage umbes 0 ° C-ni, seejärel lisage IPC segamisel ja kuumutage reaktsiooniks kuni 50 ~ 70 ° C, reaktsiooni ajal tekitab HCl, Ca (OH) 2 tuleb lisada, et neutraliseerida see reaktsiooni ajal, nii et lahus muutub DMAc-CaCl2 lahuse süsteemiks ja selle kontsentratsiooni saab reguleerida märgketramiseks. See meetod tarbib vähem lahustit, töötamisetapid on lihtsad ja tootmise tõhusus on kõrge, nii et madala temperatuuriga polükondensatsiooni meetodit kasutatakse laialdaselt.

② Liidese polümerisatsioonimeetod:

IPC lahustatakse tetrahüdrofuraani (THF) lahustis orgaanilise faasi moodustamiseks; MPD lahustatakse naatriumkarbonaadi vesilahuses veefaasi moodustamiseks ja seejärel lisatakse orgaaniline faas veefaasi jõulise segamise käigus, nii et orgaaniline faas ja veefaas on kahes faasis. Polükondensatsiooni reaktsioon toimub faasiliideses kiiresti. Saadud polümeer sadestas välja ja filtreeriti, pesti ja kuivatati tahke toote saamiseks.

Näovidevahelise polümerisatsiooni meetodi reaktsioonikiirus on kiire, genereeritud polümeeri suhteline molekulmass on kõrge ja kvaliteetset ketrusdopi saab valmistada, kuid selle meetodi keeruka protsessi ja kõrgete seadmete nõuete tõttu viib see suurte investeeringuteni.

Aramiidkiu rakendusvaldkonnad

Aramiidkiude kasutatakse laialdaselt minu riigi kosmose-, auto-, elektromehaanika-, ehitus-, spordi- ja paljudes teistes valdkondades ning need on üks asendamatuid materjale tulevases elus.

Lennundussektor

Aramiidkiul on madal tihedus, kõrge tugevus ja hea korrosioonikindlus. Seda saab kasutada raketimootorite korpuste valmistamiseks rakettide jaoks, lairibaühenduse laineid edastavate materjalide tootmiseks keretele, peatiibadele, õhusõidukite ja kosmoseaparaatide empinaalidele ning kokkupõrkejõudu taluvatele konstruktsioonikomponentidele. Mitmekihilisel kärje struktuuriplaadil, mis on valmistatud epoksüvaiguga aramiidkanga impregneerimisel aramiidi prepregi moodustamiseks ja otseselt liitmiseks kärje või vahtkonstruktsiooniga, on suurepärane löögikindlus ja elektromagnetiline laine läbilaskvus. Superhübriidkomposiitlaminaat, mis on moodustatud kattuvate ja kuumpressivate aramiidkiudude, õhukese alumiiniumplaadi ja epoksüüllausriide abil, on äärmiselt kõrge spetsiifiline moodul ja eritugevus ning selle väsimusvastane eluiga on 100 kuni 1000 korda suurem kui alumiiniumsulami plaadil. Seda saab kasutada lennuki kere ja muude osade puhul. Aramiidkiust valmistatud vaigupõhist tugevdatud komposiitmaterjali kantakse lennuki reisijate kerele, mis võib oluliselt vähendada õhusõiduki kogukaalu.

Ehitussektor

Aramiidkiudkangas elastsus on parem kui süsinikkiud. Materjal ise on kerge kaaluga ja paindlik vabalt. See on ideaalne tugevdusmaterjal ehitusprojektide jaoks, eriti ebakorrapärase kujuga komponentide tugevdamisel. See ei ole vajalik viisendada. Aramiidkiudude kudumist terasest varrastesse saab kasutada tsemendiga tugevdatud skeletina suurtes hoonetes. Lisaks kõrge tugevuse ja kerge kaalu eelistele on see ka korrosioonikindel ja hea nihkekindlus.

Transport

Aramiidkiudude madala tiheduse tõttu talub see kõrgeid ja madalaid temperatuure ning on hea nakkusega kummile, nii et seda saab kasutada autode või lennukite rehvijuhtmena. Aramiidkiust valmistatud rehvil on kerge kaal, õhuke rehv, madal veeretakistus, kõrge rehvi kandevõime ja hea kulumiskindlus, lõikekindlus ja torkekindlus ning rehvi maapinna rõhu raskuskese kasutamise ajal Liikumine on väike, roolijõudlus on hea, soojust on lihtne kiirata ja seda ei ole lihtne deformeerida, mis parandab auto sõidumugavust, pikendab rehvi kasutusiga ja võib vastata rehvide kasutamiseks kaasaegsete heliõhusõidukite nõuetele.

Elektrooniline ja elektriväli

Aramiidkiududel on suurem tugevus ja moodul ning madalam dielektriline koefitsient ning hea elektromagnetilise laine läbipaistvus. Samadel jäikustingimustel saab aramiidi komposiitmaterjalidest valmistatud radarantenni kilbi paksust vähendada 30% võrreldes klaaskiust komposiitmaterjalidega. elektromagnetlaine läbilaskvus suurenes 10% võrra; aramiidkiust ja epoksü, fenool-, polüimiid- ja muudest vaigudest valmistatud lamineeritud substraadil on keraamikaga lineaarne paisumiskoefitsient kõrge vastavuse astmega ning see ei kannata termilise paisumise ja kokkutõmbumise all. See võib põhjustada pragunemist ja seda saab kasutada spetsiaalsete trükkplaatide valmistamiseks pinnakinnitustehnoloogias, mis soodustab elektroonikaseadmete miniatureerimist ja kerget kaalu.

Kasutades aramiidkiu kõrge tugevuse ja kõrge temperatuurikindluse omadusi, kasutatakse seda optilises kius "pingeliikmena", mis võib kaitsta väikest ja habrast optilist kiudu pikenemise ja deformatsiooni eest, kui see on pingele allutatud, ning ei mõjuta valguse ülekandmist. Aramiidkiu ja süsinikkiu komposiittootel on hea töödeldavus ja pooljuhtide omadused ning võib taluda kõrget temperatuuri. Seda kasutatakse enamasti materjalide valmistamiseks elektriväljade vähendamiseks kõrgepingeseadmetes. Pärast isolatsioonilakiga immutamist on aramiidpaberil head isolatsiooniomadused ja koos loodusliku viljelehega kasutatakse seda soojuskindlate mootorite isolatsioonimaterjalina.

Muud piirkonnad

Aramiidkiud sisaldavad oma molekulides suurt hulka benseenrõngaid, millel on hea keemiline stabiilsus, korrosioonikindlus, kõrge spetsiifiline tugevus, kerge ja tugev ning neid saab kasutada merelaevade ja sügavate naftakaevude kaablite valmistamiseks. Kasutage aramiidkiu kõrge temperatuurikindlust ja väsimuskindlust, et valmistada kõrgekvaliteedilisi reketeid, kalavardaid, kelgud, suusad, suusapauad, vibud ja nooled, sõudepaadid, golfikepid jne ning seda saab kasutada ka mägijalatsite valmistamiseks karmide sporditingimustega Saapad, poksikindad, võidukiivrid, võidusõiduautode kered jne Kuna asbest on tõsine oht inimeste hingamisteedele, võib asbesti asemel kasutada aramiidkiude tugevdatud kummist tihendusplaatide ja muude tihendite valmistamiseks, mida kasutatakse autopidurite vooderite ja rõngaste jaoks.

Aramiid ühesuunaline kangas pakub paremat lahendust ehituse tugevdamiseks

Aramiidkiud ei saa mitte ainult ehitada teid, vaid ka tugevdada majasid ja on väga lai väljavaade ehituse valdkonnas.

Para-aramiidkiud on uut tüüpi kõrgtehnoloogiline sünteetiline kiud, millel on suurepärased omadused, nagu ülikõrge tugevus, kõrge moodul, kõrge temperatuurikindlus, happe- ja leelisekindlus ja kerge kaal. Või 2–3 korda suurem kui klaaskiud, tugevus on kaks korda suurem kui terastraat ja kaal on ainult umbes 1/5 terastraadist. Temperatuuril 560 ° C see ei lagune ega sula. Aramiidkiust riidest komposiitmaterjalil on kõrge tõmbetugevus, väike eriraskus, hea korrosioonikindlus, hea pikendus, hea isolatsiooni jõudlus, tugev sitkus, kõrge nihketugevus ja pressitugevus, tugev löögikindlus ja suurepärane sisemine leegiaeglustus. Jõudlus, mida saab kasutada sildade, sammaste, metroo, korstnate, veetornide, tunnelite, elektrifitseeritud raudteede, meresadamate ja sadamate parandamiseks ja tugevdamiseks, eriti sobib betoonkonstruktsioonide tugevdamiseks ja parandamiseks.

Näiteks kasutatakse seda talade, peamiselt sildade ja tsiviilhoonete või tööstusettevõtete puhul. Tugevdamismeetodid hõlmavad painutus- ja nihketakistust. Painutustakistuse teostamisel on aramiidkanga kiudsuund kooskõlas tala teljesuunaga. Pinge pool tala kandevõime suurendamiseks. Vastavalt asjakohastele katsetele võib 280 grammi aramiidkanga kiht suurendada kandevõimet umbes 30% ja kaks kihti suurendada kandevõimet umbes 40%. Suund on risti tala teljega.

Aramiidkangas sobib ideaalselt ka postide tugevdamiseks. Esiteks, kuna aramiidkiu elastsusmoodul on 118Gpa, võrreldes süsinikkiu elastsusmooduliga 230Gpa, on aramiidkiul parem elastsus; teiseks on servade lihvimiseks vaja ainult umbes 10 mm ja üldiselt ei ole lihvimist vaja, samas kui süsinikkiud vajavad umbes 30 mm. Seevastu aramiid lapiga kasutamine võib säästa palju inimtöötunde. Lõpuks, kuna aramiid riie on omamoodi pehme riie, on sellel parem jälgitavus, eriti ebaregulaarse kujuga korkide puhul, on sobivam kasutada aramiid riiet tugevdamiseks.

Müüri ja paneelide tugevdamisrakenduste osas on paneelide tugevdamise pearuumi nõuded üldiselt suhteliselt kõrged ja välimus ei mõjuta pärast tugevdamist, mistõttu on tugevdamiseks mugavam kasutada õhukesi ja pehmeid aramiidi komposiitmaterjale. Korstnate ja veetornide tugevdamisel on struktuuride nagu korstnate ja veetornide kõrge kõrguse arengu tõttu raske neid tugevdada ja hooldada. Traditsioonilisi meetodeid on põhimõtteliselt raske selliste probleemide lahendada ja aramiidkiud on kerged, tugevad, korrosioonikindlad ja vastupidavad. Hea, see on parem valik korstnate ja veetornide tugevdamiseks.

Metrootunnelite tugevdamisel on aramiidkangadel ka teatud eelised. Kuna metrood ja tunnelid on maa-alused struktuurid, erineb nende jõud maapinna struktuurist ning koopa katusel ja külgedel on maapinna surve. Samuti on sellel pearuumi nõue, nii et pragude parandamisel on traditsiooniliste tugevdusmeetodite kasutamise võimalus väga väike. Aramiid riidest tugevdamine ja hooldus võivad vastada selle erinevatele nõuetele. Metroo või tunneli võlvi või külgseina praod on üldiselt mitmesuunalised ja ebaregulaarsed, mis nõuab, et selle remondimaterjalid oleksid hea nihkekindlus ja aramiid on ka mittejuhtiv FRP materjal. Seetõttu on aramiidkanga eelised tunneli metrootehnika tugevdamisel üsna silmapaistvad.