Processus de production de fibres aramides

Méthode de synthèse de para - Aramide

Les principales matières premières du para - aramide sont le chlorure de P - phénylènediamine (PPD) et le chlorure de P - phénylènediamine (TPC). L'aramide para doit subir une réaction de polycondensation dans des conditions anhydres. La méthode de préparation est la suivante:

① méthode de polycondensation interfaciale:

On dissout le chlorure d'Acide dicarboxylique dans un solvant organique non miscible à l'eau tel que le benzène, le tétrachlorure de carbone, etc., puis on dissout la diamine dans l'eau (on ajoute à l'eau une petite quantité de Na 2 Co 3 ou de NaOH pour absorber l'acide chlorhydrique résultant de la réaction), Puis on mélange les deux solutions ci - dessus et, au moment de l'addition, Une réaction de polycondensation a lieu à l'interface des deux liquides pour former un film polymère. La réaction étant effectuée sur l'interface, on parle de polycondensation interfaciale.

② méthode de polycondensation de solution à basse température:

C'est actuellement la méthode la plus mature de synthèse de fibres aramides. Cette méthode est utilisée pour industrialiser la synthèse des fibres Kevlar et technoral.

Dans un réacteur de polymérisation en verre muni d'un agitateur en acier inoxydable et par séchage de n 2, on ajoute une solution de NMP contenant une certaine quantité de chlorure de lithium anhydre et de pyridine, on ajoute à température ambiante la paraphénylènediamine en poudre et on la dissout dans un bain d'eau glacée, on abaisse la solution à une certaine température puis on ajoute le chlorure de paraphtalyle en poudre stoechiométrique, Tout en augmentant la vitesse d'agitation. Au fur et à mesure que la réaction progresse, la viscosité de la solution augmente et le niveau du liquide augmente. Après quelques minutes, le phénomène de rampe apparaît et le gel apparaît. L'agitation est poursuivie pendant quelques minutes pour écraser le Groupe de gel jaune, puis le produit est laissé au repos pendant plus de 6 heures. Le polymère obtenu est additionné d'un peu d'eau, broyé, filtré puis lavé plusieurs fois à l'eau froide et chaude pour éliminer les solvants résiduels, le chlorure de lithium, l'acide chlorhydrique et la pyridine jusqu'à neutralité du liquide de lavage, puis séché à 100°C. Au - delà de 5h, on obtient un polymère sec. Le polymère est ensuite mélangé dans de l'acide sulfurique concentré à froid, chauffé à 75°C sous forme d'une solution de cristaux liquides nématiques, puis mis en rotation.

Méthode de synthèse de fibres aramides en position méta

Les méta - aramides sont formés par polycondensation de l'IPC et du MPD avec polymérisation cryogénique, polycondensation interfaciale, polymérisation en émulsion et polymérisation en phase gazeuse.

Parmi eux, la polymérisation à basse température et la polycondensation interfaciale sont plus courantes.

La polycondensation par polymérisation à basse température de la société américaine Dupont, en utilisant un procédé de filage à sec; Teijin au Japon est polycondensé par polymérisation interfaciale avec un processus de filage humide; Shandong Yantai Taihe New Material et Guangdong caiyan utilisent tous deux la polycondensation à basse température par polymérisation en solution et le processus de filage humide pour produire des fibres aramides interstitielles.

① méthode de polymérisation à basse température:

Le MPD est dissous dans le solvant N, N - diméthylacétamide (DMAc) sous agitation, refroidi à environ 0 ° C, puis l'IPC est ajouté sous agitation, chauffé à 50 ~ 70 ° C pour la réaction, au cours de laquelle HCl sera produit, le processus de réaction doit être ajouté ca (OH) 2 pour la neutralisation, de sorte que la solution devient un système de solution DMAc - CaCl2, dont la concentration peut être ajustée en fonction du filage humide. La méthode consomme moins de solvant, les étapes de fonctionnement sont simples et l'efficacité de production est élevée, de sorte que la méthode de polycondensation à basse température est largement utilisée.

② méthode d'agrégation d'interface:

Dissoudre l'IPC dans un solvant tétrahydrofuranne (THF) pour former une phase organique; Le MPD est dissous dans une solution aqueuse de carbonate de sodium pour former une phase aqueuse, puis la phase organique est ajoutée à la phase aqueuse sous forte agitation de sorte que les phases organique et aqueuse soient biphasiques. La réaction de polycondensation se produit rapidement à l'interface de phase. Le polymère obtenu est précipité, filtré, lavé et séché pour donner un produit solide.

La vitesse de réaction rapide de la méthode de polymérisation interfaciale et le poids moléculaire relatif élevé du polymère résultant permettent de préparer des fluides bruts de filage de haute qualité, mais entraînent des investissements élevés en raison du processus complexe et des exigences élevées en équipement de la méthode.

Domaines d'application des fibres aramides

La fibre aramide est largement utilisée dans de nombreux domaines tels que l'aérospatiale, l'automobile, la mécatronique, la construction, le sport et bien d'autres dans notre pays. C'est l'un des matériaux indispensables de la vie future.

Secteur de l'aviation

La fibre aramide a une faible densité, une résistance élevée et une bonne résistance à la corrosion. Il peut être utilisé pour fabriquer des enveloppes de moteurs de fusée pour missiles, des matériaux de transmission d'ondes à large bande pour les fuselages d'avions et d'engins spatiaux, les ailes principales et arrière, et des composants structurels capables de résister aux forces d'impact. Les panneaux structuraux multicouches en nid d'abeille préparés par imprégnation de tissu aramide avec de la résine époxy pour former un préimprégné aramide et se lier directement à une structure en nid d'abeille ou en mousse présentent une excellente résistance aux chocs et à la pénétration des ondes électromagnétiques. Fabriqué à partir de fibres aramides, de feuilles d'aluminium minces et de non - tissés époxy superposés pressés à chaud, le stratifié Composite super Blending a un module spécifique et une résistance spécifique extrêmement élevés, et sa durée de vie en fatigue est de 100 à 1000 fois supérieure à celle des feuilles d'alliage d'aluminium. Il peut être utilisé dans les fuselages d'avions et d'autres composants. Les composites renforcés à base de résine préparés à partir de fibres aramides sont appliqués aux passagers d'un avion et peuvent réduire considérablement le poids total de l'avion.

Industrie de la construction

La ductilité du tissu en fibre aramide est meilleure que celle du tissu en fibre de carbone. Le matériau lui - même est léger, libre et flexible. C'est un matériau de renforcement idéal pour les travaux de construction, en particulier lors du renforcement de composants de forme irrégulière. Pas besoin de Chanfrein. Le tissage de fibres aramides en barres d'armature peut être utilisé comme squelette renforcé de ciment pour les grands bâtiments. Outre les avantages d'une résistance élevée et d'un poids léger, il est également résistant à la corrosion et présente une bonne résistance au cisaillement.

Transport

En raison de la faible densité de fibres aramides, il peut résister à des températures élevées et basses et a une bonne adhérence avec le caoutchouc, il peut donc être utilisé comme câble de pneu pour les voitures ou les avions. Les pneus en fibre aramide sont légers, les pneus sont minces, ont une faible résistance au roulement, une capacité de charge élevée des pneus, une bonne résistance à l'usure, à la coupe et à la perforation, le Centre de gravité de la pression au sol des pneus pendant l'utilisation. Le Mouvement est petit, la Direction est bonne, la chaleur est facilement dissipée et ne se déforme pas facilement, Cela améliore le confort de conduite de la voiture, prolonge la durée de vie des pneus et peut répondre aux exigences d'utilisation des pneus des avions supersoniques modernes.

Électronique et champs électriques

Les fibres aramides ont une résistance et un module plus élevés, un coefficient diélectrique plus faible et une bonne transmission des ondes électromagnétiques. Dans les mêmes conditions de rigidité, l'épaisseur du blindage d'antenne radar en Composite aramide peut être réduite de 30% par rapport à un composite en fibre de verre. Amélioration de 10% de la transmission des ondes électromagnétiques; Les substrats stratifiés en fibres aramides et en résines époxy, phénoliques, Polyimides, etc., présentent un degré élevé d'adaptation du coefficient de dilatation linéaire à la céramique et ne subissent pas de dilatation thermique et de retrait. Il provoque des fissures et peut être utilisé pour fabriquer des cartes de circuit imprimé spéciales dans la technologie de montage en surface, ce qui favorise la miniaturisation et la légèreté de l'électronique.

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.

Autres régions

Les molécules de fibres aramides contiennent une grande quantité d'anneaux benzéniques avec une bonne stabilité chimique, une résistance à la corrosion, une résistance spécifique élevée, une légèreté et une robustesse qui peuvent être utilisées pour fabriquer des câbles pour navires de mer et puits profonds. En utilisant la résistance à haute température et la résistance à la fatigue des fibres aramides, faites des raquettes haut de gamme, des cannes à pêche, des traîneaux, des skis, des bâtons de ski, des arcs et des flèches, des bateaux à rames, des clubs de golf, etc., mais aussi des bottes de chaussures de randonnée, des gants de boxe, des casques de course, des carrosseries de course, etc., dans des conditions sportives difficiles. Parce que l'amiante est un grave danger pour les voies respiratoires humaines, les fibres aramides peuvent remplacer l'amiante pour fabriquer des plaques d'étanchéité en caoutchouc renforcées et d'autres joints pour les garnitures et les anneaux des freins de voiture.

Le tissu aramide unidirectionnel offre une meilleure solution pour le renforcement du bâtiment

La fibre aramide peut non seulement construire des routes, mais aussi renforcer des maisons, avec des perspectives très larges dans le domaine de la construction.

La fibre para - aramide est une nouvelle fibre synthétique de haute technologie avec d'excellentes propriétés telles que la résistance ultra - élevée, le module élevé, la résistance à haute température, la résistance aux acides et aux alcalis, le poids léger. Ou 2 à 3 fois la fibre de verre, 2 fois la dureté du fil d'acier et seulement environ 1 / 5 du poids du fil. Il ne se décompose pas et ne fond pas à une température de 560°c. Les matériaux composites en tissu de fibre aramide présentent une résistance élevée à la traction, une faible densité, une bonne résistance à la corrosion, un bon allongement, de bonnes propriétés d'isolation, une forte ténacité, une résistance élevée au cisaillement et à l'extrusion, une forte résistance aux chocs et une bonne résistance intrinsèque à la flamme. Performance, peut être utilisé pour la réparation et le renforcement des ponts, des colonnes, des métros, des cheminées, des châteaux d'eau, des tunnels, des chemins de fer électrifiés, des ports maritimes et des quais, en particulier pour le renforcement et la réparation de structures en béton.

Par exemple, il s'applique aux poutres, principalement aux ponts et aux bâtiments civils ou aux installations industrielles. Les méthodes de renforcement comprennent la résistance à la flexion et au cisaillement. Lorsque la résistance à la flexion est effectuée, la direction des fibres du tissu aramide coïncide avec la direction axiale de la poutre. Côté tension pour augmenter la capacité de charge de la poutre. Selon les tests pertinents, une couche de 280 grammes de tissu aramide peut augmenter la capacité portante d'environ 30% et deux couches d'environ 40%, tant que la poutre n'est pas super renforcée. La direction est perpendiculaire à l'axe de la poutre.

Le tissu aramide est également un matériau idéal pour renforcer les colonnes. Tout d'abord, en raison du module d'élasticité des fibres aramides de 118 GPA, les fibres aramides ont une meilleure ductilité par rapport au module d'élasticité des fibres de carbone de 230 GPa; Deuxièmement, le bord de meulage n'a besoin que d'environ 10 mm, généralement pas de bord de meulage, tandis que la fibre de carbone a besoin d'environ 30 mm. En revanche, l'utilisation de tissu aramide peut économiser beaucoup d'heures de travail. Enfin, comme le tissu aramide est un tissu doux, il a une meilleure suivabilité, en particulier pour les chapeaux de forme irrégulière, il est plus approprié d'utiliser un tissu aramide pour le renforcement.

Dans l'application de renforcement de la maçonnerie et du panneau, les exigences de dégagement de renforcement du panneau sont généralement plus élevées, après le renforcement n'affectera pas l'apparence, il est donc plus pratique d'utiliser un matériau composite aramide mince et doux pour renforcer. Dans le renforcement des cheminées et des châteaux d'eau, il est difficile de les renforcer et de les entretenir en raison du développement à haute altitude de structures telles que les cheminées et les châteaux d'eau. Les méthodes traditionnelles sont fondamentalement difficiles à résoudre de tels problèmes, tandis que les fibres aramides sont légères, résistantes, résistantes et durables. Bien, ce serait une meilleure option pour renforcer la cheminée et le château d'eau.

Dans le renforcement des tunnels de métro, le tissu aramide présente également certains avantages. Comme les métros et les tunnels sont des structures qui fonctionnent sous terre, leurs forces sont différentes de celles des structures au sol et il y a une pression de terre sur le dessus et les côtés de la grotte. Il a également des exigences de dégagement, de sorte qu'il y a peu de chances d'utiliser des méthodes de renforcement traditionnelles lors de la réparation des fissures. Le renforcement et l'entretien du tissu aramide peuvent répondre à ses diverses exigences. Les fissures dans les voûtes ou les parois latérales des métros ou des tunnels sont généralement multidirectionnelles et irrégulières, ce qui nécessite une bonne résistance au cisaillement de leur matériau de réparation, tandis que l'aramide est également un matériau FRP non conducteur. Par conséquent, les avantages du tissu aramide dans l'application de renforcement de l'ingénierie du métro tunnel sont remarquables.