Produktionsprocess av aramidfiber

Syntetisk metod för para-aramidfiber

De viktigaste råvarorna för para-aramid är tereftaloylklorid (TPC) och p-fenylendiamin (PPD). Paraaramid måste genomgå polykondensationsreaktion under vattenfria förhållanden. Beredningsmetoderna är följande:

① Gränssnitts polykondensationsmetod:

Lös dikarboxylsyraklorid i ett organiskt lösningsmedel som inte går att smälta med vatten, såsom bensen, koltetraklorid, etc., och lös sedan diaminet i vatten (tillsätt en liten mängd Na2CO3 eller NaOH till vattnet för att absorbera saltsyran som genereras av reaktionen), Sedan blandas de två ovanstående lösningarna, och i ögonblicket för tillsättning sker polykondensationsreaktion på gränssnittet mellan de två vätskorna för att bilda en polymerfilm. Eftersom reaktionen utförs på gränssnittet kallas det interface polykondensation.

②Lågtemperaturlösning polykondensationsmetod:

Det är den mest mogna metoden för att syntetisera aramidfiber för närvarande. Denna metod används i syntesen av industrialiserade kevlar och technoral fibrer.

I en glaspolymerisationsreaktor utrustad med en omrörare av rostfritt stål och passerat genom torr N2, tillsätt en NMP-lösning som innehåller en viss mängd vattenfri LiCl och pyridin, tillsätt pulveriserat p-fenylendiamin vid rumstemperatur och upplös det i ett isvattenbad Lösningen sänks till en viss temperatur, och sedan tillsätts stökiometrisk pulveriserad tereftaloylklorid och omrörningshastigheten ökas samtidigt. När reaktionen fortskrider ökar lösningens viskositet och vätskenivån stiger. Efter några minuter uppstår spöklätterfenomenet och gelen visas. Fortsätt röra i några minuter för att krossa den gula gelgruppen och låt sedan produkten stå i mer än 6 timmar. Tillsätt en liten mängd vatten till den erhållna polymeren, krossa och filtrera, tvätta sedan med kallt vatten och varmt vatten flera gånger för att avlägsna kvarvarande lösningsmedel, LiCl, HCl och pyridin, tills tvättvätskan är neutral, torka sedan polymeren vid 100 ° C Mer än 5 timmar, en torr polymer erhållits. Sedan blandas polymeren i kallkoncentrerad svavelsyra, upphettas till 75 ° C för att bli en nematisk flytande kristalllösning och spinns sedan.

Syntetisk metod för metaaramidfiber

Meta-aramid bildas genom polykondensation av IPC och MPD, och det finns lågtemperaturpolymerisering, interface polykondensation, emulsionpolymerisering och gasfaspolymerisering.

Bland dem är lågtemperaturpolymerisationsmetoden och interface polykondensation metoden vanligare.

DuPont i USA använder lågtemperaturpolymerisering för polykondensation och antar torr spinnningsprocess; Japans Teijin använder interface polymerisation för polykondensation och antar våt spinning process; Shandong Yantai Taihe New Materials och Guangdong Caiyan använder båda lågtemperaturpolykondensation genom lösnings polymerisationsmetod, med våt spinning process för att producera meta-aramidfiber.

① Lågtemperaturpolymerisationsmetod:

Lös MPD i N, N-dimetylacetamid (DMAc) lösningsmedel under omrörning, kyl till ca 0 ° C, tillsätt sedan IPC under omrörning och värm upp till 50 ~ 70 ° C för reaktion, under reaktionsprocessen genererar HCl, Ca (OH) 2 bör tillsättas för att neutralisera det under reaktionen, så att lösningen blir ett DMAc-CaCl2 lösningssystem, och dess koncentration kan justeras för våt spinning. Denna metod förbrukar mindre lösningsmedel, driftsstegen är enkla och produktionseffektiviteten är hög, så lågtemperaturpolykondensationsmetoden används ofta.

② Gränssnitts polymerisationsmetod:

Lös IPC i ett tetrahydrofuranlösningsmedel (THF) för att bilda en organisk fas. Lös upp MPD i en vattenlösning av natriumkarbonat för att bilda en vattenfas och tillsätt sedan den organiska fasen till vattenfasen under kraftig omrörning, så att den organiska fasen och vattenfasen är i två faser. Polykondensationsreaktionen sker snabbt vid fasgränssnittet. Den resulterande polymeren fälldes ut och filtrerades, tvättades och torkades för att ge en fast produkt.

Reaktionshastigheten hos interface polymerisationsmetoden är snabb, den genererade polymerens relativa molekylvikt är hög och högkvalitativt spinnande dope kan förberedas, men på grund av den komplexa processen och höga utrustningskraven för denna metod leder det till höga investeringar.

Användningsområden för aramidfiber

Aramidfibrer används ofta i mitt lands flyg-, bil-, elektromekanik-, bygg-, sport- och många andra områden, och är ett av de oumbärliga materialen i framtida liv.

Luftfartssektorn

Aramidfiber har låg densitet, hög hållfasthet och god korrosionsbeständighet. Den kan användas för att tillverka raketmotorhöljen för missiler, bredbandsvågsändande material för flygkroppar, huvudvingar och empenages av flygplan och rymdfarkoster, och strukturella komponenter som kan motstå kollisionskrafter. Den flerskiktiga honeycomb structure board som framställs genom att impregnera aramidduk med epoxiharts för att bilda aramid prepreg och direkt bindning med honeycomb eller skumstruktur har enastående slagmotstånd och elektromagnetisk vågpermeabilitet. Super-hybridkomposit laminat som bildas av överlappande och varmpressande aramidfiber, tunn aluminiumplatta och epoxinon-woven tyg har extremt hög specifik modul och specifik styrka, och dess anti-trötthet livslängd är 100 till 1000 gånger så hög som aluminiumlegeringsplatta. Det kan användas i flygplansskrovet och andra delar. Det hartsbaserade förstärkta kompositmaterialet framställt av aramidfiber appliceras på flygplanspassagerarkroppen, vilket avsevärt kan minska flygplanets totala vikt.

Byggsektorn

Hastigheten hos aramidfibertyg är bättre än kolfibertyget. Materialet i sig är lätt i vikt och flexibelt i frihet. Det är ett idealiskt förstärkningsmaterial för byggprojekt, särskilt vid förstärkning av oregelbundet formade komponenter. Det är inte nödvändigt att kamma. Vävning av aramidfibrer till stålstänger kan användas som cementförstärkt skelett för stora byggnader. Förutom fördelarna med hög hållfasthet och låg vikt är den också korrosionsbeständig och har god skjuvningsmotstånd.

Transport

På grund av den låga densiteten av aramidfibrer kan den motstå höga och låga temperaturer och har god vidhäftning till gummi, så den kan användas som däcksladdar för bilar eller flygplan. Däcket tillverkat av aramidfiber har lätt vikt, tunt däck, lågt rullmotstånd, hög däckbärförmåga och bra slitstyrka, skärmotstånd och punkteringsmotstånd och däckets marktryckstyngdpunkt under användning Rörelsen är liten, styrprestandan är bra, värmen är lätt att utstråla, och det är inte lätt att deformera, vilket förbättrar bilens körkomfort, förlänger däckets livslängd och kan uppfylla kraven på moderna supersoniska flygplan för användning av däck.

Elektroniskt och elektriskt fält

Aramidfibrer har högre styrka och modul och lägre dielektrisk koefficient och god elektromagnetisk vågtransmittans. Under samma styvhetsförhållanden kan tjockleken på radarantenskyddet av aramidkompositmaterial minskas med 30% jämfört med glasfiberkompositmaterial.%, Den elektromagnetiska vågtransmittansen ökade med 10%. det laminerade substratet av aramidfiber och epoxi, fenol, polyimid och andra hartser har en hög matchande grad av linjär expansionskoefficient med keramik, och det lider inte av termisk expansion och sammandragning. Det kan orsaka sprickor och kan användas för att göra speciella kretskort i ytmonterad teknik, vilket främjar miniatyrisering och lätt vikt av elektronisk utrustning.

Med hjälp av egenskaperna hos hög hållfasthet och hög temperaturbeständighet hos aramidfiber används den som en "spänningsmedlem" i den optiska fibern, vilket kan skydda den lilla och ömtåliga optiska fibern från förlängning och deformation när den utsätts för spänning, och kommer inte att påverka överföringen av ljus. Kompositprodukten av aramidfiber och kolfiber har god bearbetningsbarhet och halvledaregenskaper och tål hög temperatur. Det används mestadels för att göra material för att minska elektriska fält i högspänningsenheter. Efter impregnering med isolerande lack har aramidpapper goda isoleringsegenskaper och i kombination med naturlig glimmer används det som isoleringsmaterial för värmebeständiga motorer.

Andra områden

Aramidfibrer innehåller ett stort antal bensenringar i sina molekyler, som har god kemisk stabilitet, korrosionsbeständighet, hög specifik styrka, lätt och stark, och kan användas för att tillverka kablar för havsgående fartyg och djupa oljebrunnar. Utnyttja aramidfiberns höga temperaturmotstånd och utmattningsmotstånd för att göra högkvalitativa racketar, fiskespön, släder, skidor, skidstavar, bågar och pilar, roddbåtar, golfklubbor etc. och kan också användas för att göra bergsklättringsskor med hårda sportförhållanden Stövlar, boxningshandskar, racinghjälmar, racing bilkarosser etc. Eftersom asbest är en allvarlig fara för människans andningsvägar, kan aramidfibrer användas i stället för asbest för att tillverka förstärkta gummitätningsplattor och andra tätningar, som används för foder och ringar på bilbromsar.

Aramid enkelriktad tyg ger en bättre lösning för byggnadsförstärkning

Aramidfiber kan inte bara bygga vägar, men också stärka hus, och har en mycket bred utsikt inom byggområdet.

Para-aramidfiber är en ny typ av högteknologisk syntetfiber, som har utmärkta egenskaper såsom ultrahög hållfasthet, hög modul, hög temperaturbeständighet, syra- och alkalibeständighet och lätt vikt. Eller 2 till 3 gånger glasfiberns seghet är dubbelt så stark som ståltråd, och vikten är bara ca 1/5 ståltråd. Vid en temperatur av 560 ° C kommer det inte att sönderdelas eller smälta. Aramidfiberdukkompositmaterial har hög draghållfasthet, liten specifik tyngdkraft, god korrosionsbeständighet, god förlängning, god isoleringsförmåga, stark seghet, hög skjuvstyrka och extruderingsstyrka, stark stötbeständighet och utmärkt inre flamskyddsförmåga. Prestanda, kan användas för att reparera och förstärka broar, pelare, tunnelbana, skorstenar, vattentorn, tunnlar, elektrifierade järnvägar, hamnar och kajer, särskilt lämplig för förstärkning och reparation av betongkonstruktioner.

Till exempel tillämpas det på balkar, främst broar och civila byggnader eller industrianläggningar. Förstärkningsmetoderna inkluderar böjmotstånd och skjuvningsmotstånd. När du utför böjmotstånd överensstämmer fiberriktningen av aramidduken med balkens axiella riktning. Spänningssidan för att öka lastkapaciteten hos balken. Enligt relevanta tester, så länge balken inte är en superförstärkt stråle, kan ett lager av 280 gram aramidduk öka bärförmågan med cirka 30%, och två lager kan öka bärförmågan med cirka 40%. Riktningen är vinkelrät mot strålens axel.

Aramidduk är också idealisk för att förstärka stolpar. Först av allt, eftersom den elastiska modulen i aramidfiber är 118Gpa, jämfört med den elastiska modulen i kolfiber 230Gpa, har aramidfiber bättre duktilitet; För det andra behövs bara ca 10 mm för kantslipning, och generellt krävs ingen slipning, medan kolfiber behöver ca 30 mm. Däremot kan användningen av aramidduk spara mycket arbetstimmar. Slutligen, eftersom aramidduk är en slags mjuk trasa, har det bättre följabarhet, särskilt för mössor med oregelbundna former, är det lämpligare att använda aramidduk för förstärkning.

När det gäller förstärkningsapplikationer av murverk och paneler är kraven på förstärkningens huvudrum i allmänhet relativt höga, och utseendet kommer inte att påverkas efter förstärkning, så det är bekvämare att använda tunna och mjuka aramidkompositmaterial för förstärkning. Vid förstärkning av skorstenar och vattentorn, på grund av den höga utvecklingen av strukturer som skorstenar och vattentorn, är det svårt att förstärka och underhålla dem. Traditionella metoder är i grunden svåra att lösa sådana problem, och aramidfibrer är lätta, höghållfasta, korrosionsbeständiga och hållbara. Bra, det kommer att vara ett bättre val för att stärka skorstenar och vattentorn.

Vid förstärkning av tunnelbanetunnlar har aramidtyger också vissa fördelar. Eftersom tunnelbana och tunnlar är strukturer som arbetar under jord skiljer sig deras kraft från markstrukturen, och det finns jordtryck på taket och sidorna av grottan. Det har också krav på huvudutrymme, så vid reparation av sprickor är möjligheten att använda traditionella armeringsmetoder mycket liten. Förstärkning och underhåll med aramidduk kan uppfylla sina olika krav. Sprickorna i valvet eller sidoväggen i tunnelbanan eller tunneln är generellt flerriktade och oregelbundna, vilket kräver att dess reparationsmaterial har bra skjuvningsmotstånd, och aramid är också ett icke-ledande FRP-material. Därför är fördelarna med aramidduk i förstärkningsapplikationen av tunnel tunnelbaneteknik ganska framträdande.