Aramidszál előállítási folyamata

Paraaramidszál szintetikus módszere

A para-aramid fő nyersanyagai a tereftaloil-klorid (TPC) és a p-feniléndiamin (PPD). A paraaramidnak vízmentes körülmények között polikondenzációs reakciót kell végeznie. Az előkészítési módszerek a következők:

① Interfész polikondenzációs módszer:

Oldjuk fel a dikarboxilsav-kloridot vízzel nem oldható szerves oldószerben, mint például benzol, szén-tetraklorid stb., majd oldjuk fel a diamint vízben (adjunk hozzá kis mennyiségű Na2CO3 vagy NaOH a vízhez, hogy felszívjuk a reakció által keletkezett sósavat), majd a fenti két oldatot keverjük, és a hozzáadás pillanatában, A polikondenzációs reakció a két folyadék interfészén történik, hogy polimer filmet képezzen. Mivel a reakció az interfészen történik, interface polykondenzációnak nevezik.

②Alacsony hőmérsékletű oldat polikondenzációs módszer:

Jelenleg ez az aramid rost szintetizálásának legérettebb módszere. Ezt a módszert az iparosodott kevlár és technoral szálak szintézisében használják.

Egy rozsdamentes acél keverővel felszerelt üveg polimerizációs reaktorban, amely száraz N2-n áthalad, adjon hozzá egy NMP oldatot, amely bizonyos mennyiségű vízmentes LiCl-t és piridint tartalmaz, adjon hozzá por p-feniléndiamint szobahőmérsékleten, és oldja fel jégvíz fürdőben Az oldatot egy bizonyos hőmérsékletre csökkentik, majd sztoikometrikus por tereftaloil-kloridot adnak hozzá, és a keverési sebesség egyidejűleg növekszik. Ahogy a reakció előrehalad, az oldat viszkozitása nő, és a folyadékszint emelkedik. Néhány perc múlva rúdmászó jelenség jelenik meg, és gél jelenik meg. A sárga gélcsoport összetöréséhez pár percig keverjük, majd hagyjuk állni 6 óránál tovább. Adjon hozzá egy kis mennyiségű vizet a kapott polimerhez, törje össze és szűrje le, majd mossa le hideg vízzel és forró vízzel többször, hogy eltávolítsa a maradék oldószert, LiCl, HCl és piridin, amíg a mosófolyadék semleges, majd szárítsa meg a polimert 100 ° C-on Több mint 5 óra, száraz polimert nyert. Ezután a polimert hideg koncentrációjú kénsavba keverik, 75°C-ra melegítik, hogy féreg folyékony kristályos oldattá váljon, majd megforgassák.

Meta-aramid rost szintetikus módszere

A metaaramid IPC és MPD polikondenzációjával alakul ki, és alacsony hőmérsékletű polimerizáció, interface polikondenzáció, emulziós polimerizáció és gázfázisú polimerizáció van.

Közülük gyakoribb az alacsony hőmérsékletű polimerizációs módszer és az interface polikondenzációs módszer.

Az Egyesült Államok DuPont alacsony hőmérsékletű polimerizációt használ polikondenzációhoz, és száraz fonási folyamatot alkalmaz; Japán Teijin interface polimerizációt használ polikondenzációhoz, és nedves fonási folyamatot alkalmaz; A Shandong Yantai Taihe New Materials és a Guangdong Caiyan mindketten alacsony hőmérsékletű polikondenzációt használnak oldat polimerizációs módszerrel, nedves fonási eljárással meta-aramid rost előállításához.

① Alacsony hőmérsékletű polimerizációs módszer:

Oldjuk fel az MPD-t N, N-dimetil-acetamid (DMAc) oldószerben keverés közben, hűtsük le körülbelül 0 ° C-ra, majd keverés közben adjunk hozzá IPC-t, és melegítsük fel 50 ~ 70 ° C-ig a reakcióhoz, a reakciófolyamat során HCl keletkezik, Ca (OH)2-t kell hozzáadni, hogy semlegesítse a reakció során, így az oldat DMAc-CaCl2 oldatrendszerré váljon, és koncentrációját nedves forgáshoz lehet állítani. Ez a módszer kevesebb oldószert fogyaszt, az üzemeltetési lépések egyszerűek, és a gyártási hatékonyság magas, így az alacsony hőmérsékletű polikondenzációs módszert széles körben használják.

② Interfész polimerizációs módszer:

Az IPC-t tetrahidrofurán (THF) oldószerben oldjuk fel szerves fázis kialakításához; Az MPD-t nátrium-karbonát vizes oldatában oldjuk fel vízfázis kialakításához, majd erőteljes keverés mellett adjuk hozzá a szerves fázist a vízfázishoz, hogy a szerves fázis és a vízfázis két fázisban legyen. A polikondenzációs reakció gyorsan bekövetkezik a fázisfelületen. Az így kapott polimer kicsapódott, és szűrték, mosták és szárították, hogy szilárd terméket kapjon.

Az interface polimerizációs módszer reakciósebessége gyors, a generált polimer relatív molekulatömege magas, és kiváló minőségű fonóanyag előállítható, de ennek a módszernek a komplex folyamatának és a magas berendezési követelményeinek köszönhetően nagy beruházásokhoz vezet.

Az aramidszál alkalmazási területei

Az aramid szálakat széles körben használják hazám repülőgép-, autó-, elektromechanikai, építőipari, sport és sok más területen, és az egyik nélkülözhetetlen anyag a jövőben.

Repülési ágazat

Az aramid szál alacsony sűrűséggel, nagy szilárdsággal és jó korrózióállósággal rendelkezik. Használható rakétahüvelyek gyártására rakétákhoz, szélessávú hullámátviteli anyagok törzsetekhez, fő szárnyakhoz, repülőgépek és űrhajók empennátumaihoz, valamint szerkezeti alkatrészek, amelyek ellenállnak az ütközési erőknek. Az aramid szövet epoxigyantával impregnálásával előállított többrétegű méhsejt szerkezeti lap aramid prepreg képzéséhez és közvetlenül méhsejt vagy habszerkezettel való ragasztásához kiemelkedő ütésállósággal és elektromágneses hullámáteresztő képességgel rendelkezik. Az átfedő és melegen préselt aramidszál, vékony alumínium lemez és epoxi nem szőtt szövet által kialakított szuperhibrid kompozit laminátum rendkívül magas fajlagos modulussal és fajlagos szilárdsággal rendelkezik, és fáradásgátló élettartama 100-1000-szer, mint az alumíniumötvözet lemez. Használható repülőgép törzsében és más alkatrészekben. Az aramidszál által előállított gyanta alapú erősített kompozit anyagot a repülőgép utasterére alkalmazzák, ami jelentősen csökkentheti a repülőgép teljes súlyát.

Építőipar

Az aramidszálas szövet hajlékonysága jobb, mint a szénszál. Maga az anyag könnyű súlya és rugalmas szabadsága. Ideális erősítőanyag építési projektekhez, különösen a szabálytalanul alakú alkatrészek megerősítésekor. Nem szükséges megfékezni. Az aramidszálak acélrudakba történő szövése cementerősítésű csontvázként használható nagy épületek esetében. A nagy szilárdság és könnyű súly előnyei mellett korrózióálló és jó nyírásállósággal rendelkezik.

Szállítás

Az aramid szálak alacsony sűrűsége miatt ellenáll a magas és alacsony hőmérsékletnek, és jó tapadással rendelkezik a gumihoz, így autók vagy repülőgépek gumiabroncszálaként használható. Az aramidszálból készült gumiabroncs könnyű súlya, vékony gumiabroncs, alacsony gördülési ellenállás, nagy gumiabroncs csapágyképessége és jó kopásállóság, vágási ellenállás és szúrási ellenállás, valamint a gumiabroncs talajnyomás súlypontja használat közben A mozgás kicsi, a kormányzási teljesítmény jó, a hő könnyen sugározható, és nem könnyű deformálni, amely javítja az autó menetkényelmét, meghosszabbítja az abroncs élettartamát, és megfelel a modern szuperszonikus repülőgépek követelményeinek a gumiabroncsok használatához.

Elektronikus és elektromos mező

Az aramid szálak nagyobb szilárdsággal és modulussal rendelkeznek, valamint alacsonyabb dielektromos együtthatóval, valamint jó elektromágneses hullámátviteli képességgel rendelkeznek. Ugyanazon merevségi körülmények között az aramid kompozit anyagokból készült radaradannapajzs vastagsága 30%-kal csökkenthető az üvegszálas kompozit anyagokhoz képest.%, az elektromágneses hullámátviteli képesség 10%-kal növekedett; Az aramidszálból és epoxi-, fenol-, poliimidből és más gyantákból készült laminált szubsztrát nagy mértékű lineáris tágulási együtthatóval rendelkezik a kerámiával, és nem szenved hőtágulástól és összehúzódástól. repedést okozhat, és speciális nyomtatott áramköri lapokat készíthet felületre szerelt technológiában, ami elősegíti az elektronikus berendezések miniatürizálását és könnyű súlyát.

Az aramidszál nagy szilárdságának és magas hőmérsékleti ellenállásának jellemzőit használva "feszültségi tagként" használják az optikai szálban, amely megvédheti a kis és törékeny optikai szálat a nyúlástól és deformációtól, amikor feszültségnek van kitéve, és nem befolyásolja a fényátvitelt. Az aramidszál és szénszál kompozit terméke jó feldolgozhatósággal és félvezető tulajdonságokkal rendelkezik, és ellenáll a magas hőmérsékletnek. Leginkább nagyfeszültségű eszközök elektromos mezőinek csökkentésére szolgáló anyagok készítésére használják. Miután szigetelő lakkkal impregnálták, az aramidpapír jó szigetelő tulajdonságokkal rendelkezik, és természetes csillámlappal kombinálva hőálló motorok szigetelőanyagaként használják.

Egyéb területek

Az aramid rostok molekuláikban számos benzol gyűrűt tartalmaznak, amelyek jó kémiai stabilitással, korrózióállósággal, nagy fajlagos szilárdsággal, könnyű és erős, és használhatók tengeri hajók és mély olajkutak kábeleinek gyártására. Használja ki az aramidszál magas hőmérsékletű ellenállását és fáradtságállóságát kiváló minőségű ütők, horgászbotok, szánkók, síbotok, íjak és nyilak, evezőcsónakok, golfütők stb., és használható hegymászócipők készítésére kemény sportkörülmények között Csizmák, bokszkesztyűk, versenysisakok, versenyautó karosszériák stb. Mivel az azbeszt komoly veszélyt jelent az emberi légútra, az azbeszt helyett aramidszálak használhatók erősített gumi tömítőlemezek és egyéb tömítések készítésére, amelyeket autófékek béléséhez és gyűrűihez használnak.

Az aramid egyirányú anyag jobb megoldást nyújt az épületmegerősítéshez

Az aramid rost nem csak utakat építhet, hanem megerősítheti a házakat, és nagyon széles kilátással rendelkezik az építés területén.

Para-aramid szál egy új típusú high-tech szintetikus szál, amely kiváló tulajdonságokkal rendelkezik, mint például ultra-nagy szilárdság, magas modulus, magas hőmérsékleti ellenállás, sav- és lúgállóság, és könnyű súly. Vagy 2-3-szorosa, mint az üvegszál, a szívósság kétszer, mint az acélhuzal, és a súly csak körülbelül 1/5 acélhuzal. 560 ° C hőmérsékleten nem bomlik vagy olvad. Az aramid szálas szövet kompozit anyag nagy szakítószilárdsággal, kis fajlagos tömeggel, jó korrózióállósággal, jó nyúlással, jó szigetelési teljesítménnyel, erős szívószilárdsággal, nagy nyírószilárdsággal és extrudálási szilárdsággal, erős ütésállósággal és kiváló belső lángállósággal rendelkezik. Teljesítmény, használható hidak, oszlopok, metrók, kémények, víztoronyok, alagutak, elektromos vasutak, tengeri kikötők és kikötők javítására és megerősítésére, különösen alkalmas betonszerkezetek megerősítésére és javítására.

Például gerendákra, főleg hidakra és polgári épületekre vagy ipari üzemekre alkalmazzák. A megerősítési módszerek közé tartozik a hajlítási ellenállás és a nyírási ellenállás. Hajlítási ellenállás végrehajtásakor az aramid szövet száliránya összhangban van a gerenda tengelyi irányával. A feszültség oldala a gerenda terhelhetőségének növelésére. A vonatkozó vizsgálatok szerint, amíg a gerenda nem szupererősített gerenda, egy 280 gramm aramidszövet réteg körülbelül 30%-kal növelheti a teherbírást, és két réteg körülbelül 40%-kal növelheti a teherbírást. Az irány merőleges a sugár tengelyére.

Az aramid szövet ideális az oszlopok megerősítésére is. Először is, mivel az aramidszál rugalmas modulusa 118Gpa, összehasonlítva a szénszál rugalmas moduljával 230Gpa, az aramidszál jobb hajlékonysággal rendelkezik; Másodszor, csak körülbelül 10 mm-re van szükség az élcsiszoláshoz, és általában nincs szükség csiszolásra, míg a szénszálnak körülbelül 30 mm-re van szüksége. Ezzel szemben az aramid ruha használata sok emberi órát takaríthat meg. Végezetül, mivel az aramid ruha egyfajta puha ruha, jobb követhetősége van, különösen a szabálytalan formájú sapkák esetében, alkalmasabb aramid ruha használata megerősítésre.

A falazat és a panelek megerősítési alkalmazásai tekintetében a panelek megerősítési fejtérének követelményei általában viszonylag magasak, és a megjelenést a megerősítés után nem befolyásolják, így kényelmesebb vékony és puha aramid kompozit anyagokat használni a megerősítéshez. A kémények és a víztoronyok megerősítésében nehéz megerősíteni és karbantartani azokat a szerkezetek, mint például a kémények és a víztoronyok magas magassági fejlődése miatt. A hagyományos módszerek alapvetően nehéz megoldani az ilyen problémákat, és az aramidszálak könnyűek, nagy szilárdságú, korrózióállóak és tartósak. Jó, jobb választás lesz a kémények és a víztoronyok megerősítésére.

A metróalagutak megerősítésében az aramid szövetek is bizonyos előnyökkel rendelkeznek. Mivel a metrók és alagutak a föld alatt működő szerkezetek, erejük eltér a talajszerkezetétől, és a barlang tetején és oldalán földnyomás van. Megvan a fejtér követelménye is, így a repedések javításakor a hagyományos megerősítési módszerek alkalmazásának lehetősége nagyon kicsi. Az aramid ruhával történő megerősítés és karbantartás megfelel a különböző követelményeknek. A metró vagy alagút boltozatának vagy oldalfalának repedései általában többirányú és szabálytalanok, ami megköveteli, hogy a javítóanyagok jó nyírásállósággal rendelkezzenek, és az aramid szintén nem vezető FRP anyag. Ezért az aramid szövet előnyei az alagút metró mérnöki megerősítésében meglehetősen kiemelkedőek.