Productieproces van aramidevezels

Synthetische methode van para-aramidevezels

De belangrijkste grondstoffen van para-aramide zijn tereftalooylchloride (TPC) en p-fenyleendiamine (PPD). Para-aramide moet een polycondensatiereactie ondergaan onder watervrije omstandigheden. De bereidingsmethoden zijn:

① Interface polycondensatiemethode:

Los de dicarboxylzuurchloride op in een organisch oplosmiddel dat niet mengbaar is met water, zoals benzeen, koolstoftetrachloride, enz., en los vervolgens de diamine op in water (voeg een kleine hoeveelheid Na2CO3 of NaOH toe aan het water om het zoutzuur te absorberen dat door de reactie wordt gegenereerd), Dan worden de bovenstaande twee oplossingen gemengd, en op het moment van toevoegen, vindt polycondensatiereactie plaats op de interface van de twee vloeistoffen om een polymeerfilm te vormen. Aangezien de reactie op de interface wordt uitgevoerd, wordt het grensvlakke polycondensatie genoemd.

②Polycondensatiemethode van de oplossing op lage temperatuur:

Het is momenteel de meest volwassen methode om aramidevezel te synthetiseren. Deze methode wordt gebruikt bij de synthese van geïndustrialiseerde Kevlar en Technoral vezels.

In een glaspolymerisatiereactor die is uitgerust met een roestvrijstalen roerer en door droge N2 wordt geleid, voegt u een NMP-oplossing toe die een bepaalde hoeveelheid watervrij LiCl en pyridine bevat, voegt u gepoederde p-fenyleendiamine bij kamertemperatuur toe en lost het op in een ijswaterbad. De oplossing wordt verlaagd tot een bepaalde temperatuur, en dan wordt stoichiometrisch gepoederd tereftaloylchloride toegevoegd, en de roersnelheid wordt tegelijkertijd verhoogd. Naarmate de reactie vordert, neemt de viscositeit van de oplossing toe en stijgt het vloeistofniveau. Na een paar minuten treedt het roedklimmen fenomeen op en verschijnt gel. Blijf enkele minuten roeren om de gele gelgroep te breken en laat het product dan langer dan 6u staan. Voeg een kleine hoeveelheid water toe aan het verkregen polymeer, verpletter en filter, was vervolgens meerdere malen met koud water en heet water om resterend oplosmiddel, LiCl, HCl en pyridine te verwijderen, totdat de wasvloeistof neutraal is, droog vervolgens het polymeer bij 100°C Meer dan 5u, een droog polymeer werd verkregen. Vervolgens wordt het polymeer gemengd in koud geconcentreerd zwavelzuur, verwarmd tot 75°C om een nematische vloeibare kristaloplossing te worden, en vervolgens gesponnen.

Synthetische methode van meta-aramidevezels

Meta-aramide wordt gevormd door polycondensatie van IPC en MPD, en er zijn polymerisatie op lage temperatuur, grensvlakke polycondensatie, emulsiepolymerisatie en gasfase polymerisatie.

Onder hen komen de polymerisatiemethode bij lage temperatuur en de grensvlakke polycondensatiemethode vaker voor.

DuPont van de Verenigde Staten gebruikt polymerisatie op lage temperatuur voor polycondensatie en keurt droog spinproces goed; Japans Teijin gebruikt interfaciale polymerisatie voor polycondensatie, en keurt nat spinproces goed; Shandong Yantai Taihe Nieuwe Materialen en Guangdong Caiyan gebruiken beide lage temperatuur Polycondensatie door oplossingspolymerisatiemethode, gebruikend nat spinproces om meta-aramidevezel te produceren.

①Polymerisatiemethode bij lage temperatuur:

Los MPD op in N,N-dimethylacetamide (DMAc) oplosmiddel onder roeren, koel af tot ongeveer 0°C, voeg dan IPC onder roeren toe, en verwarm tot 50~70°C voor reactie, tijdens het reactieproces zal HCl genereren, Ca(OH)2 moet worden toegevoegd om het tijdens de reactie te neutraliseren, zodat de oplossing een DMAc-CaCl2 oplossingssysteem wordt, en zijn concentratie kan worden aangepast voor nat spinnen. Deze methode verbruikt minder oplosmiddel, de verrichtingsstappen zijn eenvoudig, en de productie-efficiëntie is hoog, dus de lage-temperatuur polycondensatiemethode wordt veel gebruikt.

② Interfacepolymerisatiemethode:

Los IPC op in een tetrahydrofuran (THF)-oplosmiddel om een organische fase te vormen; Los MPD op in een waterige oplossing van natriumcarbonaat om een waterfase te vormen, en voeg dan de organische fase toe aan de waterfase onder krachtig roeren, zodat de organische fase en de waterfase in twee fasen zijn. De polycondensatiereactie vindt snel plaats op de fasegrenzen. Het resulterende polymeer precipiteerde en werd gefilterd, gewassen en gedroogd om een vast product te geven.

De reactiesnelheid van de interfaciale polymerisatiemethode is snel, het relatieve moleculaire gewicht van het gegenereerde polymeer is hoog en hoogwaardige spinnendoop kan worden bereid, maar vanwege het complexe proces en de hoge apparatuurvereisten van deze methode, leidt het tot hoge investeringen.

Toepassingsgebieden van Aramidevezel

Aramidevezels worden veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, automobiel, elektromechanisch, bouw, sport en vele andere gebieden van mijn land, en zijn een van de onmisbare materialen in het toekomstige leven.

Luchtvaartsector

Aramidevezel heeft een lage dichtheid, hoge sterkte en goede corrosieweerstand. Het kan worden gebruikt om raketmotorbehuizingen voor raketten te vervaardigen, breedband golfoverdragende materialen voor rompen, hoofdvleugels en empennages van vliegtuigen en ruimtevaartuigen, en structurele componenten die slagkrachten kunnen weerstaan. De meerlaagse honingraatstructuur die wordt voorbereid door aramide doek met epoxyhars te impregneren om aramide prepreg te vormen en direct te verbinden met honingraat of schuimstructuur heeft uitstekende slagvastheid en elektromagnetische golfdoorlatendheid. Het super-hybride composietlaminaat gevormd door overlappende en heet-persende aramidevezel, dunne aluminiumplaat en epoxy niet-geweven stof heeft een extreem hoge specifieke modulus en specifieke sterkte, en zijn anti-vermoeidheidsleven is 100 tot 1000 keer dat van aluminiumlegeringsplaat. Het kan in vliegtuigromp en andere delen worden gebruikt. Het op hars gebaseerde versterkte composietmateriaal dat door aramidevezel wordt voorbereid, wordt toegepast op het passagierslichaam van het vliegtuig, wat het totale gewicht van het vliegtuig aanzienlijk kan verminderen.

Bouwsector

De rekbaarheid van aramidevezelweefsel is beter dan die van koolstofvezel. Het materiaal zelf is licht in gewicht en flexibel in vrijheid. Het is een ideaal wapeningsmateriaal voor bouwprojecten, vooral bij het versterken van onregelmatig gevormde componenten. Het is niet nodig om af te schuinen. Het weven van aramidevezels in stalen staven kan worden gebruikt als cementversterkt skelet voor grote gebouwen. Naast de voordelen van hoge sterkte en lichtgewicht, is het ook corrosiebestendig en heeft een goede schuifweerstand.

Vervoer

Vanwege de lage dichtheid van aramidevezels, kan het hoge en lage temperaturen weerstaan, en heeft een goede hechting aan rubber, zodat het kan worden gebruikt als bandenkouwen voor auto's of vliegtuigen. De band gemaakt van aramidevezel heeft een licht gewicht, dunne band, lage rolweerstand, hoge banddragende capaciteit en goede slijtvastheid, snijweerstand en lekweerstand, en het gronddrukcentrum van de band tijdens gebruik De beweging is klein, de stuurprestaties zijn goed, de warmte is gemakkelijk te stralen, en het is niet gemakkelijk te vervormen, wat het rijcomfort van de auto verbetert, de levensduur van de band verlengt, en kan voldoen aan de eisen van moderne supersonische vliegtuigen voor het gebruik van banden.

Elektronisch en elektrisch veld

Aramidevezels hebben hogere sterkte en modulus en lagere diëlektrische coëfficiënt, en goede elektromagnetische golftransmissie. Onder dezelfde stijfheidsvoorwaarden kan de dikte van het radarantenneschild gemaakt van aramide composietmaterialen met 30% worden verminderd in vergelijking met glasvezelcomposietmaterialen.%, de transmissie van elektromagnetische golven met 10%; Het gelamineerde substraat gemaakt van aramidevezel en epoxy, fenol, polyimide en andere harsen heeft een hoge overeenkomende mate van lineaire uitzettingscoëfficiënt met keramiek, en het lijdt niet aan thermische uitzetting en samentrekking. Het kan scheuren veroorzaken en kan worden gebruikt om speciale printplaten in oppervlaktemontagetechnologie te maken, die bevorderlijk is voor de miniaturisatie en het lichte gewicht van elektronische apparatuur.

Gebruikend de kenmerken van hoge sterkte en hoge temperatuurweerstand van aramidevezel, wordt het gebruikt als een "spanningslid" in de optische vezel, die de kleine en fragiele optische vezel tegen verlenging en vervorming kan beschermen wanneer het aan spanning wordt onderworpen, en de transmissie van licht niet zal beïnvloeden. Het samengestelde product van aramidevezel en koolstofvezel heeft goede verwerkbaarheid en halfgeleidereigenschappen, en kan hoge temperatuur weerstaan. Het wordt meestal gebruikt om materialen te maken voor het verminderen van elektrische velden in hoogspanningsapparaten. Na geïmpregneerd te zijn met isolerende vernis, heeft aramidepapier goede isolatieeigenschappen, en in combinatie met natuurlijke micaplaat, wordt het gebruikt als isolatiemateriaal voor hittebestendige motoren.

Andere gebieden

Aramidevezels bevatten een groot aantal benzeenringen in hun moleculen, die goede chemische stabiliteit, corrosiebestendigheid, hoge specifieke sterkte, licht en sterk hebben, en kunnen worden gebruikt om kabels voor zeevaartuigen en diepe olieputten te vervaardigen. Gebruik de weerstand op hoge temperatuur en vermoeidheidsweerstand van aramidevezel om hoogwaardige rackets, hengels, sleeën, ski's, skistokken, bogen en pijlen, roeiboten, golfclubs, enz. te maken, en kan ook worden gebruikt om bergbeklimmingsschoenen met zware sportomstandigheden Laarzen, bokshandschoenen, racehelmen, racewagenlichamen, enz. Aangezien asbest een ernstig gevaar voor de menselijke luchtwegen is, kunnen aramidevezels in plaats van asbest worden gebruikt om versterkte rubberafdichtingsplaten en andere afdichtingen te maken, die worden gebruikt voor de liners en ringen van automobielremmen.

Aramide unidirectionele stof biedt een betere oplossing voor bouwversterking

Aramidevezel kan niet alleen wegen bouwen, maar ook huizen versterken, en heeft een zeer breed perspectief op het gebied van bouw.

Para-aramidevezel is een nieuw type high-tech synthetische vezel, die uitstekende eigenschappen heeft zoals ultra-hoge sterkte, hoge modulus, hoge temperatuurbestendigheid, zuur- en alkalibestendigheid, en licht gewicht. Of 2 tot 3 keer dat van glasvezel, is de taaiheid tweemaal dat van staaldraad, en het gewicht is slechts ongeveer 1/5 van staaldraad. Bij een temperatuur van 560° C zal het niet ontbinden of smelten. Aramidvezeldoek composietmateriaal heeft een hoge treksterkte, kleine specifieke zwaartekracht, goede corrosieweerstand, goede verlenging, goede isolatieprestaties, sterke taaiheid, hoge schuifsterkte en uitdrijvingssterkte, sterke schokbestendigheid, en uitstekende intrinsieke vlamvertraging. Prestaties, kunnen worden gebruikt om bruggen, kolommen, metro's, schoorstenen, watertorens, tunnels, geëlektrificeerde spoorwegen, zeehavens en kades te repareren en te versterken, vooral geschikt voor wapening en reparatie van betonstructuren.

Het wordt bijvoorbeeld toegepast op balken, voornamelijk bruggen en civiele gebouwen of industriële installaties. De versterkingsmethoden omvatten buigweerstand en schuifweerstand. Bij het uitvoeren van buigweerstand, is de vezelrichting van het aramidedoek consistent met de axiale richting van de straal. De spanningszijde om het draagvermogen van de balk te verhogen. Volgens relevante tests, zolang de straal geen superversterkte straal is, kan een laag van 280 gram aramide doek de draagcapaciteit met ongeveer 30%, verhogen en twee lagen kunnen de draagcapaciteit met ongeveer 40%. De richting is loodrecht op de as van de straal.

Aramide doek is ook ideaal voor versterking van palen. Allereerst, omdat de elastische modulus van aramidevezel 118Gpa is, in vergelijking met de elastische modulus van koolstofvezel 230Gpa, heeft aramidevezel betere buigbaarheid; Ten tweede, is slechts ongeveer 10mm nodig voor randslijpen, en over het algemeen is geen slijpen vereist, terwijl koolstofvezel ongeveer 30mm nodig heeft. Daarentegen kan het gebruik van aramide doek veel manuren besparen. Tenslotte, aangezien aramide doek een soort zachte doek is, heeft het betere volgbaarheid, vooral voor caps met onregelmatige vormen, is het geschikter om aramide doek voor versterking te gebruiken.

In termen van versterkingstoepassingen van metselwerk en panelen, zijn de eisen voor de versterkingskoppelruimte van de panelen over het algemeen relatief hoog, en het uiterlijk zal niet worden beïnvloed na versterking, dus het is handiger om dunne en zachte aramide composietmaterialen voor versterking te gebruiken. Bij de versterking van schoorstenen en watertorens is het vanwege de hoge hoogteontwikkeling van constructies zoals schoorstenen en watertorens moeilijk om ze te versterken en te onderhouden. Traditionele methoden zijn in principe moeilijk om dergelijke problemen op te lossen, en aramidevezels zijn licht, sterk, corrosiebestendig en duurzaam. Goed, het zal een betere keuze zijn voor het versterken van schoorstenen en watertorens.

Bij de versterking van metrotunnels hebben aramide stoffen ook bepaalde voordelen. Aangezien metro's en tunnels structuren zijn die ondergronds werken, is hun kracht anders dan die van de grondstructuur, en er is aarddruk op het dak en de zijkanten van de grot. Het heeft ook de eis van hoofdruimte, dus bij het repareren van scheuren is de mogelijkheid om traditionele wapeningsmethoden te gebruiken zeer klein. Versterking en onderhoud met aramide doek kunnen aan zijn verschillende vereisten voldoen. De scheuren in de gewelf of zijwand van de metro of tunnel zijn over het algemeen multi-directioneel en onregelmatig, waardoor de reparatiematerialen een goede schuifweerstand moeten hebben, en aramide is ook een niet-geleidend FRP-materiaal. Daarom zijn de voordelen van aramide doek in de versterkingstoepassing van tunnelmetrotechniek vrij prominent.