Kiinan tärkein korkean suorituskyvyn kuitu: aramidikuitu!

Aramidikuidun koko nimi on aramidikuitu, ja se on aramidikuitu englanniksi. Se on listattu neljäksi suurimmaksi korkean suorituskyvyn kuituksi maassani yhdessä hiilikuidun, erittäin korkean molekyylipainon polyeteenikuitun ja basalttikuidun kanssa.

Aramidikuitu ja tavallinen nailon ovat molemmat amidikuituja, ja molemmat sisältävät amidisidoksia makromolekyylien pääketjussa. Erona on, että nailonin amidisidonteet ovat yhteydessä alifaattisiin ryhmiin, kun taas aramidin amidisidonteet ovat yhteydessä bentseenirenkaisiin.

Aramidikuitujen tyypit

Aramidikuidut sisältävät pääasiassa täysin aromaattisia polyamidikuituja ja heterosyklisiä aromaattisia polyamidikuituja, jotka voidaan jakaa orto-aramidikuituihin, para-aramidikuituihin (PPTA) ja meta-aramidikuituihin (PMTA). Teollisuustuotteita ovat pääasiassa meta-aramidi ja para-aramidi. Suurin ero näiden kahden aramidityypin välillä on ero amidisidonnan kiinnittymisasennossa C-atomiin bentseenirengassa.

✪ Para-aramidi

Paraaramidikuitu eli polyparafenyleenitereftalamidi (PPTA), jota kotimaassani kutsutaan aramidikuiduksi 1414, on lineaarinen polymeeri, jossa yli 85% molekyyliketjun amidisidonnoista on suoraan sidoksissa aromaattiseen renkaaseen. Se on maailman ensimmäinen polymeeri nestekide kehruusliuoksesta valmistettu kuitu, joka luo uuden aikakauden korkean suorituskyvyn synteettisiä kuituja.

✪ Metaaramidi

Metaaramidikuitu eli polymetafenyleeni-isoftalamidi (PMTA), joka tunnetaan maassani myös aramidikuiduna 1313. Meta-aramidikuitu on nopeimmin kasvava siemenkristalli orgaanisissa korkean lämpötilan kestävissä kuiduissa. Kuitumolekyylit koostuvat amidiryhmistä, jotka ovat yhteydessä toisiinsa metafenyyliryhmillä. Molekyyliketju on lineaarinen ja siksak. Sillä on erinomainen palonkestävyys, lämpöstabiilisuus, säteilynkestävyys ja muut ominaisuudet.

Paramidikuitujen erinomaiset ominaisuudet

Sillä on erinomaiset ominaisuudet, kuten erittäin korkea lujuus, korkea moduuli ja korkean lämpötilan kestävyys, happo- ja alkalikestävyys, kevyt paino, eristys, ikääntymisen estäminen, pitkä elinkaari, vakaa kemiallinen rakenne, ei sulan pisaran polttaminen, ei myrkyllistä kaasua ja niin edelleen.

Para-aramidikuidun lämpötilankestävyys on korkeampi kuin meta-aramidikuidun. Jatkuvan käytön lämpötila-alue on -196–204 °C, eikä se hajoa tai sulaa korkeassa 560 °C lämpötilassa. Para-aramidin merkittävimmät ominaisuudet ovat erittäin korkea lujuus, korkea moduuli, korkean lämpötilan kestävyys, happo- ja alkalikestävyys, kevyt paino ja muut erinomaiset ominaisuudet. 3 kertaa suurempi kuin korkean lujuuden nailonin teollisuuslanka; Moduuli on 2–3 kertaa korkealaatuisen teräksen tai lasikuidun ja 10 kertaa lujuuden nailonin teollisuuslangan; sitkeys on kaksinkertainen teräslangan painoon verrattuna, ja paino on vain noin 1/5 teräslangasta, sillä on hyvät eristys- ja ikääntymisominaisuudet, ja sillä on pitkä elinkaari.

✪ Aramidikuidun hyvät mekaaniset ominaisuudet

Meta-aramidi on eräänlainen joustava polymeeri, sen rikkoutumislujuus on korkeampi kuin tavallisen polyesterin, puuvillan, nailonin jne., sen venymä on suuri, sen kädentuntu on pehmeä ja sen pyörivyys on hyvä. Se voidaan valmistaa lyhyiksi kuiduiksi ja filamenteiksi eri denier ja pituus. , Yleisesti tekstiilikoneissa kudotaan kankaisiin ja kuitukankaisiin erilaisia lankamääriä, ja viimeistelyn jälkeen ne voivat täyttää eri alojen suojavaatetusten vaatimukset.

✪ Erinomainen palonestoaine ja lämmönkestävyys aramidikuidulta

Meta-aramidin rajoittava happi-indeksi (LOI) on suurempi kuin 28, joten se ei palaa enää, kun se poistuu liekistä. Meta-aramidikuidun palonestoaineet ominaisuudet määräytyvät sen omalla kemiallisella rakenteella, joten se on pysyvä palonestoaine kuitu, eikä sen palonestoaineet vähene tai menetä käyttöajan ja pesuaikojen vuoksi. Meta-aramidikuidulla on hyvä lämpöstabiilisuus, sitä voidaan käyttää jatkuvasti 205 ° C: n olosuhteissa, ja se voi edelleen säilyttää korkean lujuuden olosuhteissa, joissa korkea lämpötila on yli 205 ° C. Meta-aramidikuidulla on korkea hajoamislämpötila, eikä se sula tai pudota korkeissa lämpötiloissa, ja karbonointi alkaa vasta, kun lämpötila on yli 370 ° C.

✪ Aramidikuitujen kemialliset ominaisuudet ovat vakaat

Meta-aramidikuidulla on erinomainen kestävyys useille kemiallisille aineille, se kestää useimpia epäorgaanisten happojen korkeita pitoisuuksia ja sillä on hyvä alkalikestävyys huoneenlämmössä.

✪ Aramidikuidun säteilynkestävyys

Metaaramidin säteilynkestävyys on erittäin hyvä. Esimerkiksi pitkäaikaisessa säteilytyksessä 1,2 × 10-2 w / in2 ultraviolettisäteilyä ja 1,72 × 108 radiä gammasäteilyä intensiteetti pysyy muuttumattomana.

✪ Aramidikuidun kestävyys

Meta-aramidikuidulla on erinomainen kitkakestävyys ja kemiallinen kestävyys. 100-kertaisen pesun jälkeen Newstar®-meta-aramidikuidulla käsitellyn kankaan repeämisvoima voi vielä saavuttaa yli 85% alkuperäisestä lujuudesta.

Aramidikuitujen sovellusalueet

✪ Ilmailuala

Aramidikuidulla on alhainen tiheys, korkea lujuus ja hyvä korroosionkestävyys. Sitä voidaan käyttää ohjusten rakettimoottorikoteloiden sekä laajakaistaisten aaltojen lähettävien materiaalien, kuten lentokoneiden ja avaruusalusten rungon, pääsiiven ja pyrstön, sekä iskuvoimia kestävien rakenneosien valmistukseen. Monikerroksinen hunajakennorakennolevy valmistetaan kyllästämällä aramidikangas epoksihartsilla aramidiprepregin muodostamiseksi ja suoraan liittämällä hunajakenno- tai vaahtorakenne, jolla on erinomainen iskunkestävyys ja sähkömagneettinen aaltoläpäisevyys. Supersekoitetulla komposiittilaminaatilla, joka on muodostettu päällekkäisellä aramidikuidulla ohuella alumiinilevyllä ja epoksikuteettomalla kankaalla ja kuumapuristuksella, on erittäin korkea spesifinen moduuli ja erityinen lujuus, ja väsymiskestävyys on 100-1000 kertaa alumiiniseoslevyllä. Sitä voidaan käyttää rungossa ja muissa lentokoneen osissa. Aramidikuidulla valmistettua hartsipohjaista vahvistettua komposiittimateriaalia käytetään lentokoneen matkustajarungossa, mikä voi merkittävästi vähentää lentokoneen kokonaispainoa.

✪ Sotilaskenttä

Uusien sotilasaseiden, kuten kemiallisten ja ydinaseiden, kehittämisen myötä sotilaallisten suojavaatteiden suorituskyvylle on enemmän uusia vaatimuksia: kestävä, kevyt, luodinkestävä, palonestoaine ja hyvä ympäristön sopeutumiskyky ja naamiointi. Aramidikuiduista valmistetut luodinkestävät liivit ja luodinkestävät kypärät voivat korvata vanhat nailoniliivit ja säiliökypärät. Sopivan määrän aramidia lisääminen luodinkestävään liiviin ja kypäriin voi paitsi tehdä niistä pieniä ja kevyitä, mutta myös lisätä luodinkestävää suorituskykyä 40%. Pehmeä luodinkestävä liivi, joka on valmistettu korkealaatuisesta luodinkestävästä aramidikuitukankaasta ja tehokkaasta polyeteenikalvosta, on parempi ballistinen kestävyys ja lämmönkestävyys kuin erittäin suuri molekyylipaino polyeteenikuitu. Aramidikuitua voidaan myös yhdistää muihin materiaaleihin (kuten metalliin, keramiikkaan jne.) erilaisten lujien, iskunkestävien räjähdyssuojattujen säiliöiden, luodinkestävän suojan ja luodinkestävän panssarilevyn valmistamiseksi. Lisäksi aramidikuitukangas on sidottu rakenteen sisäseinään, mikä voi tehokkaasti imeä räjähdysaallon ja estää sirpaleiden vaurioitumisen ihmiskehoon.

✪ Rakennusala

Aramidikuitukankaan sitkeys on parempi kuin hiilikuitukankaan. Materiaali itsessään on kevyt ja joustava vapaudeltaan. Se on ihanteellinen vahvistusmateriaali rakennusprojekteihin, erityisesti epäsäännönmuotoisten komponenttien vahvistamisessa. Aramidikuitu kudotaan terästangon muotoon, jota voidaan käyttää sementtivahvistetuna luurankona suurissa rakennuksissa. Korkean lujuuden ja kevyen painon etujen lisäksi se on myös korroosionkestävä ja voi myös olla hyvä rooli leikkauskestävyydessä.

✪ Kuljetus

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

✪ Sähkö- ja elektroniikkakentät

Aramidikuidulla on korkea lujuus ja moduuli ja alhainen dielektrinen kerroin, ja sillä on hyvä sähkömagneettinen aaltoläpäisevyys. Samoissa jäykkyysolosuhteissa aramidikuitukomposiittimateriaalista valmistetun tutka-antennisuojan paksuutta voidaan vähentää 30% verrattuna lasikuitukomposiittimateriaaliin.%, sähkömagneettisen aallon läpäisevyys kasvaa 10 prosenttia; aramidikuidusta ja epoksista, fenolista, polyimidistä ja muista hartseista ja keramiikasta valmistetun komposiittisubstraatin lineaarinen laajenemiskerroin on korkea, eikä lämpölaajeneminen ja supistuminen vaikuta siihen. 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 venymiseltä ja muodonmuutokselta jännityksessä eikä vaikuta valon siirtoon. Aramidikuidun ja hiilikuidun komposiittituotteella on hyvä prosessoitavuus ja puolijohtavuus, ja se kestää korkean lämpötilan. Sitä käytetään pääasiassa materiaalien valmistukseen sähkökentän vähentämiseksi suurjännitelaitteissa. Eristysmaalilla kyllästettynä aramidipaperilla on hyvät eristysominaisuudet, ja sitä käytetään lämmönkestävien moottoreiden eristysmateriaalina yhdessä luonnollisten kiillelevyjen kanssa.

✪ Muut alat

Aramidikuitumolekyylit sisältävät suuren määrän bentseenirenkaita, joilla on hyvä kemiallinen stabiilisuus, korroosionkestävyys, korkea ominaislujuus, kevyt ja kiinteys, ja niitä voidaan käyttää kaapelien valmistukseen merialuksille ja syville öljykaivoille. Käyttämällä aramidikuidun korkean lämpötilan kestävyyden ja väsymiskestävyyden ominaisuuksia korkealaatuisten mailojen, kalastussauvojen, kelkkojen, lumilautojen, hiihtosauvojen, jousien ja nuolten, soutuveneiden, golfmailojen jne. valmistamiseen voidaan myös käyttää vuorikiipeilykengien valmistukseen ankarissa urheiluolosuhteissa Saappaat, nyrkkeilykäsineet, kilpakypärät, kilpa-ajorunko jne. Koska asbesti on vakavasti haitallista ihmisten hengityselimille, aramidikuitua voidaan käyttää asbestin korvaamiseen tiivisteiden, kuten vahvistetun kumitiivistelevyjen, joita käytetään autojarrujen tiivisteisiin ja tiivisteisiin.

Tällä hetkellä aramidikuituja tuottavia kotimaisia ja ulkomaisia yrityksiä ovat pääasiassa DuPont, Teijin, Taihe New Materials ja niin edelleen.

✪ DuPont

Vuonna 1982 perustettu DuPont on tieteelliseen tutkimukseen perustuva maailmanlaajuinen yritys. Sen tuotteet ja palvelut kattavat monia aloja, kuten maatalous ja elintarvike, rakentaminen, viestintä ja liikenne, energia ja biologinen sovellustekniikka. Vuonna 1972 DuPont toteutti para-aramidikuitujen teollistamisen ja sen markkinaosuus Teijinin kanssa ylitti 75%. Vuoden 2020 loppuun mennessä DuPontin tuotantokapasiteetti oli 32 000 tonnia para-aramidia ja 22 000 tonnia meta-aramidia.

✪ Teijin

Teijin, joka perustettiin vuonna 1918, on ensimmäinen rayon yritys Japanissa. Vuonna 1987 Teijin toteutti para-aramidikuitujen teollistamisen. Vuoden 2020 loppuun mennessä Teijinin tuotantokapasiteetti oli 32 000 tonnia para-aramidikuitua ja 5 000 tonnia meta-aramidikuitua.

✪ Taihen uudet materiaalit

Taihe New Materials on vuonna 1993 perustettu kansallinen korkean teknologian yritys, joka on erikoistunut korkean suorituskyvyn kuitujen tutkimukseen ja kehittämiseen, tuotantoon ja sovelluskehitykseen. Se on ottanut johtoaseman spandeksin, meta-aramidin ja para-aramidin teollistuneen tuotannon toteuttamisessa kotimaassani. Se täyttää monia aukkoja kotimaisella korkean suorituskyvyn kuitualalla ja on johtava yritys kotimaani para-aramidikuituteollisuudessa. Vuoden 2020 loppuun mennessä Taihe New Materialsin tuotantokapasiteetti oli 4 500 tonnia para-aramidia ja 11 000 tonnia meta-aramidia.