Aramidikuidun tuotantoprosessi

Synteettinen menetelmä paraaramidikuidusta

Paraaramidin pääraaka-aineet ovat tereftaloyylikloridi (TPC) ja p-fenyleenidiamiini (PPD). Para-aramidille on tehtävä polykondensaatioreaktio vedettömissä olosuhteissa. Valmistusmenetelmät ovat seuraavat:

① Liitännän polykondensaatiomenetelmä:

Liuota dikarboksyylihappokloridi orgaaniseen liuottimeen, joka sekoittuu veteen, kuten bentseeniin, hiilitetrakloridiin jne., ja liuota sitten diamiini veteen (lisää pieni määrä Na2CO3 tai NaOH veteen reaktion synnyttämän kloorivetyhapon absorboimiseksi), Sitten edellä mainitut kaksi liuosta sekoitetaan, ja lisäämisen hetkellä kahden nesteen rajapinnalla tapahtuu polykondensaatioreaktio polymeerikalvon muodostamiseksi. Koska reaktio suoritetaan rajapinnalla, sitä kutsutaan interfacial polykondensation.

②Matalan lämpötilan liuoksen polykondensaatiomenetelmä:

Se on kypsin menetelmä aramidikuitujen syntetisoimiseksi tällä hetkellä. Tätä menetelmää käytetään teollistuneiden Kevlar- ja Technoral-kuitujen synteesissä.

Ruostumattoman teräksen sekoittimella varustetussa lasipolymerointireaktorissa, joka kulkee kuivan N2:n läpi, lisätään NMP-liuos, joka sisältää tietyn määrän vedetöntä LiCl:tä ja pyridiiniä, lisätään jauhettua p-fenyleenidiamiinia huoneenlämmössä ja liuotetaan se jäävesihauteessa Liuos lasketaan tiettyyn lämpötilaan ja lisätään sitten stoikiometrinen jauhettu tereftaloyylikloridi ja sekoitusnopeutta lisätään samanaikaisesti. Reaktion edetessä liuoksen viskositeetti kasvaa ja nestetaso nousee. Muutaman minuutin kuluttua esiintyy sauvakiipeilyilmiö ja geeli ilmestyy. Jatka sekoittamista muutaman minuutin ajan keltaisen geeliryhmän murskaamiseksi ja anna tuotteen seistä yli 6 tuntia. Lisää pieni määrä vettä saatuun polymeeriin, murskaa ja suodata, pese sitten kylmällä vedellä ja kuumalla vedellä useita kertoja jäännösliuottimen, LiCl:n, HCl:n ja pyridiinin poistamiseksi, kunnes pesuneste on neutraali, sitten kuivaa polymeeri 100 ° C:ssa Yli 5 tuntia, kuiva polymeeri saatiin. Sitten polymeeri sekoitetaan kylmään tiivistettyyn rikkihappoon, kuumennetaan 75 ° C: seen nemaattiseksi nestekideliuokseksi ja kehrätään sitten.

Metaaramidikuidun synteettinen menetelmä

Meta-aramidi muodostuu IPC:n ja MPD:n polykondensaatiosta, ja siellä on matalan lämpötilan polymerointi, interfacial polykondensaatio, emulsiopolymerointi ja kaasufaasipolymerointi.

Niistä matalan lämpötilan polymerointimenetelmä ja kasvojen välinen polykondensaatiomenetelmä ovat yleisempiä.

Yhdysvaltojen DuPont käyttää matalan lämpötilan polykondensaatiota ja ottaa käyttöön kuivakehruusprosessin; Japanin Teijin käyttää interfacial polymerointia polykondensaatioon ja ottaa käyttöön märkäkehruusprosessin; Shandong Yantai Taihe New Materials ja Guangdong Caiyan käyttävät molemmat matalan lämpötilan polykondensaatiota liuoksen polymerointimenetelmällä käyttäen märkäkehruusprosessia metaaramidikuitujen tuottamiseksi.

①Matalan lämpötilan polymerointimenetelmä:

Liuota MPD:tä N,N-dimetyyliasetamidi (DMAc) -liuottimeen sekoitettaessa, jäähdytä noin 0 ° C:een, lisää sitten IPC sekoitettaessa ja kuumenna 50 ~ 70 ° C:seen reaktiota varten, reaktioprosessin aikana syntyy HCl, Ca(OH)2 on lisättävä neutraloimaan se reaktion aikana, jotta liuoksesta tulee DMAc-CaCl2-liuosjärjestelmä, ja sen pitoisuus voidaan säätää märkäkehruuta varten. Tämä menetelmä kuluttaa vähemmän liuotinta, toimintavaiheet ovat yksinkertaisia ja tuotannon tehokkuus on korkea, joten matalan lämpötilan polykondensaatiomenetelmää käytetään laajalti.

② Liitännän polymerointimenetelmä:

Liuotetaan IPC tetrahydrofuraaniliuottimeen orgaaniseksi faasiksi. liuotetaan MPD natriumkarbonaatin vesiliuokseen vesifaasin muodostamiseksi ja lisätään orgaaninen faasi vesifaasiin voimakkaasti sekoittaen niin, että orgaaninen faasi ja vesifaasi ovat kahdessa vaiheessa. Monikondensaatioreaktio tapahtuu nopeasti faasirajapinnassa. Tuloksena oleva polymeeri saostui ja suodatettiin, pestiin ja kuivattiin kiinteäksi tuotteeksi.

Kasvojen välisen polymerointimenetelmän reaktionopeus on nopea, tuotetun polymeerin suhteellinen molekyylipaino on korkea ja korkealaatuista kehruudopea voidaan valmistaa, mutta tämän menetelmän monimutkaisen prosessin ja korkeiden laitevaatimusten vuoksi se johtaa suuriin investointeihin.

Aramidikuitujen sovellusalueet

Aramidikuituja käytetään laajalti kotimaani ilmailu-, auto-, sähkömekaaninen-, rakennus-, urheilu- ja monilla muilla aloilla, ja ne ovat yksi välttämättömistä materiaaleista tulevassa elämässä.

Ilmailuala

Aramidikuidulla on alhainen tiheys, korkea lujuus ja hyvä korroosionkestävyys. Sitä voidaan käyttää rakettimoottoreiden koteloiden valmistukseen ohjuksille, laajakaistaisten aaltojen lähettävien materiaalien valmistukseen runkoihin, pääsiipiin, lentokoneiden ja avaruusalusten keisareihin sekä rakenteellisten komponenttien valmistukseen, jotka kestävät iskuvoimia. Monikerroksinen hunajakennorakennolevy, joka on valmistettu kyllästämällä aramidikangasta epoksihartsilla aramidiprepregin muodostamiseksi ja suoraan liimaamalla hunajakenno- tai vaahtorakenne, on erinomainen iskunkestävyys ja sähkömagneettinen aaltoläpäisevyys. Superhybridi-komposiittilaminaatti, joka on muodostettu päällekkäisellä ja kuumapuristamalla aramidikuidulla, ohuella alumiinilevyllä ja epoksikuitukankaalla, on erittäin korkea spesifinen moduuli ja erityinen lujuus, ja sen väsymisnestoaika on 100–1000 kertaa suurempi kuin alumiiniseoslevyllä. Sitä voidaan käyttää lentokoneiden rungossa ja muissa osissa. Aramidikuidulla valmistettu hartsipohjainen vahvistettu komposiittimateriaali levitetään lentokoneen matkustajarunkoon, mikä voi merkittävästi vähentää lentokoneen kokonaispainoa.

Rakennusala

Aramidikuitukankaan sitkeys on parempi kuin hiilikuitukankaan. Materiaali itsessään on kevyt ja joustava vapaasti. Se on ihanteellinen vahvistusmateriaali rakennusprojekteihin, erityisesti epäsäännöllisesti muotoiltujen komponenttien vahvistamisessa. Ei tarvitse viistoa. Aramidikuitujen kudomista terästankoihin voidaan käyttää sementtivahvistetuna luurankona suurissa rakennuksissa. Korkean lujuuden ja kevyen painon etujen lisäksi se on myös korroosionkestävä ja sillä on hyvä leikkauskestävyys.

Kuljetus

Aramidikuitujen alhaisen tiheyden vuoksi se kestää korkeita ja matalia lämpötiloja, ja sillä on hyvä tarttuvuus kumiin, joten sitä voidaan käyttää autojen tai lentokoneiden rengasjohtoina. Aramidikuidusta valmistetulla renkaalla on kevyt, ohut rengas, alhainen vierintävastus, korkea renkaiden kantavuus ja hyvä kulutuskestävyys, leikkauskestävyys ja lävistyskestävyys sekä renkaan maanpaineen painopiste käytön aikana Liike on pieni, ohjauskyky on hyvä, lämpö on helppo säteillä, eikä sitä ole helppo muuttaa, mikä parantaa auton ajomukavuutta, pidentää renkaan käyttöikää ja voi täyttää nykyaikaisten yliäänilentokoneiden vaatimukset renkaiden käyttöön.

Elektroninen ja sähkökenttä

Aramidikuiduilla on suurempi lujuus ja moduuli ja pienempi dielektrinen kerroin ja hyvä sähkömagneettinen aaltoläpäisevyys. Samoissa jäykkyysolosuhteissa aramidikomposiittimateriaaleista valmistetun tutka-antennisuojan paksuutta voidaan vähentää 30% verrattuna lasikuitukomposiittimateriaaleihin.%, sähkömagneettisen aallon läpäisevyys kasvoi 10 prosenttia; Aramidikuidusta ja epoksi-, fenoli-, polyimidi- ja muista hartseista valmistetulla laminoidulla substraatilla on korkea lineaarinen laajenemiskerroin keramiikan kanssa, eikä se kärsi lämpölaajenemisesta ja supistumisesta. Se voi aiheuttaa halkeamia ja sitä voidaan käyttää erityisten painettujen piirilevyjen tekemiseen pinta-asennustekniikassa, mikä edistää elektronisten laitteiden miniatyyrisointia ja kevyttä painoa.

Käyttämällä aramidikuidun korkean lujuuden ja korkean lämpötilan kestävyyden ominaisuuksia sitä käytetään optisessa kuidussa "jännitysjäsenenä", joka voi suojata pientä ja haurasta optista kuitua venymältä ja muodonmuutokselta, kun se altistuu jännitykselle, eikä vaikuta valon siirtoon. Aramidikuidun ja hiilikuidun komposiittituotteella on hyvä käsiteltävyys ja puolijohdeominaisuudet, ja se kestää korkean lämpötilan. Sitä käytetään pääasiassa materiaalien valmistukseen sähkökenttien vähentämiseksi suurjännitelaitteissa. Eristävällä lakalla kyllästettynä aramidipaperilla on hyvät eristysominaisuudet, ja yhdistettynä luonnolliseen kiillelevyyn sitä käytetään lämmönkestävien moottoreiden eristysmateriaalina.

Muut alueet

Aramidikuidut sisältävät molekyyleissään suuren määrän bentseenirenkaita, joilla on hyvä kemiallinen stabiilisuus, korroosionkestävyys, korkea ominaislujuus, kevyt ja vahva, ja niitä voidaan käyttää merialusten ja syvien öljykaivojen kaapeleiden valmistukseen. Käytä aramidikuidun korkean lämpötilan kestävyyttä ja väsymiskestävyyttä korkealaatuisten mailojen, kalastussauvojen, kelkkojen, suksien, hiihtosauvojen, jousien ja nuolten, soutuveneiden, golfmailojen jne. valmistamiseen ja sitä voidaan käyttää myös vuorikiipeilykengien valmistukseen ankarissa urheiluolosuhteissa Saappaat, nyrkkeilykäsineet, kilpa-kypärät, kilpa-autojen korit jne. Koska asbesti on vakava vaara ihmisten hengityselimille, aramidikuituja voidaan käyttää asbestin sijasta lujitettujen kumitiivistelevyjen ja muiden tiivisteiden valmistukseen, joita käytetään autojarrujen vuorauksiin ja renkaisiin.

Aramidi yksisuuntainen kangas tarjoaa paremman ratkaisun rakentamisen vahvistamiseen

Aramidikuitu ei voi vain rakentaa teitä, vaan myös vahvistaa taloja, ja sillä on hyvin laaja näkymät rakentamisen alalla.

Para-aramidikuitu on uudentyyppinen korkean teknologian synteettikuitu, jolla on erinomaiset ominaisuudet, kuten erittäin korkea lujuus, korkea moduuli, korkean lämpötilan kestävyys, happo- ja alkalikestävyys ja kevyt paino. Tai 2-3 kertaa lasikuituun verrattuna, sitkeys on kaksi kertaa teräslangan verrattuna, ja paino on vain noin 1/5 teräslangasta. 560 ° C: n lämpötilassa se ei hajoa tai sulaa. Aramidikuitukankaan komposiittimateriaalilla on korkea vetolujuus, pieni ominaispaino, hyvä korroosionkestävyys, hyvä venymä, hyvä eristysteho, vahva sitkeys, korkea leikkauslujuus ja suulakepuristuslujuus, vahva iskunkestävyys ja erinomainen sisäinen palonkestävyys. Suorituskykyä voidaan käyttää siltojen, pylväiden, metrojen, savupiippujen, vesitornien, tunnelien, sähköistettyjen rautateiden, satamien ja laiturien korjaamiseen ja vahvistamiseen, erityisesti betonirakenteiden vahvistamiseen ja korjaamiseen.

Sitä sovelletaan esimerkiksi palkkeihin, pääasiassa siltoihin ja siviilirakennuksiin tai teollisuuslaitoksiin. Vahvistusmenetelmiä ovat taivutus- ja leikkausvastus. Taivutuskestävyyttä suoritettaessa aramidikankaan kuitusuunta on johdonmukainen palkkin aksiaalisen suunnan kanssa. Jännityspuoli palkkin kantavuuden lisäämiseksi. Asianmukaisten testien mukaan niin kauan kuin palkki ei ole supervahvistettu palkki, 280 gramman aramidikankaan kerros voi lisätä kantavuutta noin 30% ja kaksi kerrosta voivat lisätä kantavuutta noin 40%. Suunta on kohtisuorassa säteen akseliin nähden.

Aramidikangas sopii erinomaisesti myös pylväiden vahvistamiseen. Ensinnäkin, koska aramidikuidun elastinen moduuli on 118Gpa verrattuna hiilikuidun elastiseen moduuliin 230Gpa, aramidikuidulla on parempi sitkeys; Toiseksi reunan hiontaan tarvitaan vain noin 10 mm, eikä yleensä hiontaa tarvita, kun taas hiilikuitu tarvitsee noin 30 mm. Sen sijaan aramidikankaan käyttö voi säästää paljon työtunteja. Lopuksi, koska aramidikangas on eräänlainen pehmeä kangas, sillä on parempi seurattavuus, erityisesti epäsäännöllisten muotojen korkille, on sopivampaa käyttää aramidikangasta vahvistukseen.

Muurauksen ja paneelien vahvistussovellusten osalta paneelien vahvistustilan vaatimukset ovat yleensä suhteellisen korkeat, eikä ulkonäköön vaikuta vahvistuksen jälkeen, joten on kätevämpää käyttää ohuita ja pehmeitä aramidikomposiittimateriaaleja vahvistukseen. Piippujen ja vesitornien vahvistamisessa on vaikeaa vahvistaa ja ylläpitää rakenteita, kuten savupiippuja ja vesitorneja, korkean korkeuden kehityksen vuoksi. Perinteisiä menetelmiä on pohjimmiltaan vaikea ratkaista tällaisia ongelmia, ja aramidikuidut ovat kevyitä, lujia, korroosionkestäviä ja kestäviä. Hyvä, se on parempi valinta vahvistaa savupiippuja ja vesitorneja.

Metrotunnelien vahvistamisessa aramidikankailla on myös tiettyjä etuja. Koska metrot ja tunnelit ovat maanalaisia rakenteita, niiden voima on erilainen kuin maanpäällisen rakenteen, ja luolan katolla ja sivuilla on maanpainetta. Siinä on myös vaatimus headroom, joten halkeamien korjaamisessa mahdollisuus käyttää perinteisiä vahvistusmenetelmiä on hyvin pieni. Vahvistus ja huolto aramidikankaalla voi täyttää sen erilaiset vaatimukset. Metron tai tunnelin holvin tai sivuseinän halkeamat ovat yleensä monisuuntaisia ja epäsäännöllisiä, mikä edellyttää, että sen korjausmateriaaleilla on hyvä leikkauskestävyys, ja aramidi on myös johtava FRP-materiaali. Siksi aramidikankaan edut tunnelin metrotekniikan vahvistamisessa ovat melko näkyviä.