กระบวนการผลิตเส้นใยอะรามิด

วิธีการสังเคราะห์เส้นใยพาราอะรามิด

วัตถุดิบหลักของ Para-aramid คือ p-benzodiamide chloride (TPC) และ p-benzodiamide (PPD) Para-aramid ต้องทำปฏิกิริยาควบแน่นในสภาพที่ไม่มีน้ำ วิธีการเตรียมคือ:

①วิธีการควบแน่นอินเตอร์เฟซ:

คลอไรด์ dicarboxylate จะถูกละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ที่ไม่ผสมกับน้ำเช่นเบนซินคาร์บอนเตตระคลอไรด์ ฯลฯ จากนั้น diamine จะถูกละลายในน้ำ (เพิ่ม Na2CO3 หรือ NaOH ลงในน้ำเพื่อดูดซับกรดไฮโดรคลอริกที่เกิดจากปฏิกิริยา) จากนั้นสารละลายทั้งสองข้างต้นจะถูกผสมและเมื่อเพิ่ม ปฏิกิริยาการควบแน่นเกิดขึ้นบนอินเทอร์เฟซของของเหลวทั้งสองชนิดเพื่อสร้างฟิล์มพอลิเมอร์ เนื่องจากปฏิกิริยาเกิดขึ้นบนอินเทอร์เฟซจึงเรียกว่าการรวมตัวกันของอินเทอร์เฟซ

②วิธีการควบแน่นของสารละลายที่อุณหภูมิต่ำ:

ปัจจุบันเป็นวิธีการสังเคราะห์เส้นใยอะรามิดที่เป็นผู้ใหญ่ที่สุด วิธีการนี้ใช้ในการสังเคราะห์เส้นใยเคฟลาร์และเทคโนโลยีอุตสาหกรรม

ในเครื่องปฏิกรณ์พอลิเมอร์แก้วกับเครื่องกวนสแตนเลสโดยการอบแห้ง N2 เพิ่มสารละลาย NMP ที่มี LiCl และ pyridine ปราศจากน้ำจำนวนหนึ่งเพิ่มผง parabenzodiamine ที่อุณหภูมิห้องและละลายในอ่างน้ำแข็ง สารละลายจะลดลงถึงอุณหภูมิที่แน่นอนแล้วเพิ่มผงคลอไรด์ parabenzodiamine ที่วัดทางเคมี ในขณะเดียวกันก็เพิ่มความเร็วในการกวน เมื่อเกิดปฏิกิริยาความหนืดของสารละลายจะเพิ่มขึ้นและระดับของเหลวจะเพิ่มขึ้น หลังจากนั้นไม่กี่นาทีก็เกิดปรากฏการณ์ปีนเสาและเจล ผัดต่อไปอีกสองสามนาทีทุบกลุ่มเจลสีเหลืองแล้วปล่อยให้ผลิตภัณฑ์ยืนนานกว่า 6 ชั่วโมง เพิ่มน้ำเล็กน้อยลงในพอลิเมอร์ที่ได้บดและกรองแล้วล้างด้วยน้ำเย็นและน้ำร้อนหลายครั้งเพื่อขจัดตัวทำละลาย LiCl, HCl และ pyridine ที่เหลืออยู่จนน้ำยาซักผ้าเป็นกลางจากนั้นพอลิเมอร์จะถูกทำให้แห้งที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส มากกว่า 5 ชั่วโมงพอลิเมอร์แห้งจะได้รับ พอลิเมอร์จะถูกผสมในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นเย็นและอุณหภูมิ 75 องศาเซลเซียสเพื่อสร้างสารละลายผลึกเหลวแบบคอลัมน์แล้วปั่น

วิธีการสังเคราะห์เส้นใย Meta-aramid

Meta-aramid ทำจากโพลีเมอไรเซชันของ IPC และ MPD ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำโพลีเมอไรเซชันอินเตอร์เฟซโพลีเมอไรเซชันอิมัลชันและพอลิเมอไรเซชันก๊าซ

ในหมู่พวกเขาวิธีการรวมกันที่อุณหภูมิต่ำและวิธีการควบแน่นอินเตอร์เฟซเป็นเรื่องธรรมดา

บริษัท ดูปองท์ของสหรัฐอเมริกาใช้การควบแน่นพอลิเมออุณหภูมิต่ำและใช้กระบวนการปั่นแห้ง เทยินของญี่ปุ่นใช้การรวมกันของอินเทอร์เฟซและการควบแน่นและใช้เทคโนโลยีการปั่นแบบเปียก มณฑลซานตง Yantai Taihe วัสดุใหม่และมณฑลกวางตุ้ง Caiyan ทั้งสองใช้วิธีการแก้ปัญหาพอลิเมอเพื่อควบแน่นอุณหภูมิต่ำและใช้กระบวนการปั่นเปียกเพื่อผลิตเส้นใยอะรามิด meta-aramid

①วิธีการพอลิเมอร์ที่อุณหภูมิต่ำ:

MPD จะถูกละลายในตัวทำละลาย N, N-Dimethylacetamide (DMAc) ภายใต้การกวนให้เย็นลงประมาณ 0 องศาเซลเซียสจากนั้นเพิ่ม IPC ภายใต้การกวนและให้ความร้อนถึง 50 ~ 70 องศาเซลเซียสสำหรับปฏิกิริยา HCl จะถูกสร้างขึ้นในระหว่างการเกิดปฏิกิริยา Ca (OH) 2 ควรเพิ่มเข้าไปในการทำให้เป็นกลางเพื่อให้สารละลายกลายเป็นระบบสารละลาย DMAc-CaCl2 และสามารถปรับความเข้มข้นสำหรับการปั่นแบบเปียกได้ วิธีนี้ใช้ตัวทำละลายน้อยลงขั้นตอนการดำเนินงานที่เรียบง่ายและประสิทธิภาพการผลิตสูงดังนั้นวิธีการควบแน่นที่อุณหภูมิต่ำจึงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวาง

②วิธีการรวมอินเทอร์เฟซ:

ละลาย IPC ในตัวทำละลาย tetrahydrofuran (THF) เพื่อสร้างเฟสอินทรีย์ ละลาย MPD ในสารละลายโซเดียมคาร์บอเนตเพื่อสร้างเฟสน้ำจากนั้นเฟสอินทรีย์จะถูกเพิ่มเข้าไปในเฟสน้ำภายใต้การกวนอย่างรุนแรงเพื่อให้เฟสอินทรีย์และเฟสน้ำเป็นสองเฟส ปฏิกิริยาการควบแน่นเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วที่อินเทอร์เฟซเฟส พอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นจะตกตะกอนและกรองล้างและแห้งเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็ง

ความเร็วในการทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วโดยวิธีการพอลิเมอร์แบบอินเทอร์เฟซพอลิเมอร์ที่สร้างขึ้นมีน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์สูงซึ่งสามารถเตรียมของเหลวดิบที่มีคุณภาพสูงได้ แต่เนื่องจากกระบวนการที่ซับซ้อนของวิธีการนี้จึงมีความต้องการอุปกรณ์และการลงทุนสูง

ฟิลด์แอ็พพลิเคชันของเส้นใยอะรามิด

เส้นใยอะรามิดใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขาของประเทศของเราเช่นการบินและอวกาศยานยนต์เครื่องกลไฟฟ้าการก่อสร้างกีฬาและอื่น ๆ เป็นหนึ่งในวัสดุที่ขาดไม่ได้ในชีวิตในอนาคต

อุตสาหกรรมการบิน

เส้นใยอะรามิดมีความหนาแน่นต่ำมีความแข็งแรงสูงและทนต่อการกัดกร่อนได้ดี มันสามารถใช้ในการผลิตเปลือกเครื่องยนต์จรวดของขีปนาวุธ วัสดุส่งคลื่นบรอดแบนด์สําหรับตัวเครื่องบินและยานอวกาศ ปีกหลักและหาง และชิ้นส่วนโครงสร้างที่สามารถทนต่อแรงกระแทกได้ แผ่นโครงสร้างรังผึ้งหลายชั้นที่เตรียมไว้ซึ่งรวมกับโครงสร้างรังผึ้งหรือโฟมโดยตรงเข้ากับโครงสร้างรังผึ้งหรือโฟมมีความต้านทานต่อแรงกระแทกและการส่งผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม แผ่นลามิเนตคอมโพสิตผสมซุปเปอร์กดร้อนจากเส้นใยอะรามิดแผ่นอลูมิเนียมบางและอีพ็อกซี่ไม่ทอซ้อนกันมีโมดูลัสเฉพาะสูงมากและความแข็งแรงเฉพาะและอายุการใช้งานป้องกันความเมื่อยล้า 100 ถึง 1000 เท่าของแผ่นอลูมิเนียม มันสามารถใช้ในลำตัวเครื่องบินและชิ้นส่วนอื่น ๆ การใช้วัสดุคอมโพสิตเสริมแรงจากเรซินที่เตรียมจากเส้นใยอะรามิดกับผู้โดยสารเครื่องบินสามารถลดน้ำหนักรวมของเครื่องบินได้อย่างมาก

อุตสาหกรรมก่อสร้าง

ผ้าใยอะรามิดมีความเหนียวดีกว่าคาร์บอนไฟเบอร์ วัสดุนี้มีน้ำหนักเบาและมีอิสระสูง มันเป็นวัสดุเสริมแรงที่เหมาะสำหรับงานก่อสร้างโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเสริมองค์ประกอบที่มีรูปร่างผิดปกติ ไม่จำเป็นต้องลบคม การทอเส้นใยอะรามิดเป็นเหล็กเส้นสามารถใช้เป็นโครงกระดูกเสริมซีเมนต์สำหรับอาคารขนาดใหญ่ นอกจากข้อดีของความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบาแล้วยังทนต่อการกัดกร่อนและทนต่อแรงเฉือนได้ดี

การขนส่ง

เนื่องจากความหนาแน่นของเส้นใยอะรามิดต่ำสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงและต่ำยึดเกาะกับยางได้ดีจึงสามารถใช้เป็นสายยางสำหรับรถยนต์หรือเครื่องบิน ยางที่ทำจากเส้นใยอะรามิดมีน้ำหนักเบา, ยางบาง, ความต้านทานการกลิ้งต่ำ, แบริ่งยางสูง, มีความต้านทานการสึกหรอที่ดี, ความต้านทานการตัดและความต้านทานการเจาะและยางในระหว่างการใช้งานของศูนย์แรงโน้มถ่วงของความดันพื้นดินมีขนาดเล็ก การเคลื่อนไหวขนาดเล็ก, ประสิทธิภาพการบังคับเลี้ยวที่ดี, ความร้อนเป็นเรื่องง่ายที่จะกระจาย, ไม่ง่ายที่จะเปลี่ยนรูป, ปรับปรุงความสะดวกสบายในการขับขี่ของรถยนต์และยืดอายุการใช้งานของยางสามารถตอบสนองความต้องการในการใช้ยางของเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงที่ทันสมัย

สนามไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

เส้นใยอะรามิดมีความแข็งแรงและโมดูลัสสูงค่าสัมประสิทธิ์ความเป็นฉนวนต่ำและการส่งผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดี ภายใต้เงื่อนไขความแข็งเดียวกันความหนาของ radome เรดาร์ที่ทำจากอะรามิดคอมโพสิตสามารถลดลง 30% เมื่อเทียบกับคอมโพสิตไฟเบอร์กลาส, การส่งผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 10%; แผ่นฐานเคลือบที่ทำจากเส้นใยอะรามิดและเรซินอีพ็อกซี่ฟีนอล polyimide ฯลฯ มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของเซรามิกสูงและไม่มีการขยายตัวทางความร้อนและการหดตัวของความร้อน มันสามารถทำให้เกิดการแตกร้าวและสามารถนำมาใช้ในเทคโนโลยีการติดตั้งพื้นผิวในการผลิตแผงวงจรพิมพ์พิเศษที่เอื้อต่อการ miniaturization และน้ำหนักเบาของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ด้วยคุณสมบัติความแข็งแรงสูงและทนต่ออุณหภูมิสูงของเส้นใยอะรามิดจึงใช้เป็น "สมาชิกที่ดึง" ในเส้นใยแก้วนำแสงซึ่งสามารถป้องกันเส้นใยขนาดเล็กและเปราะบางจากการยืดตัวและบิดเบี้ยวเมื่อถูกยืดและไม่ส่งผลต่อการส่งผ่านแสง ผลิตภัณฑ์คอมโพสิตของเส้นใยอะรามิดและคาร์บอนไฟเบอร์มีคุณสมบัติการประมวลผลที่ดีและคุณสมบัติเซมิคอนดักเตอร์สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้ ส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตวัสดุที่ลดสนามไฟฟ้าในอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง กระดาษอะรามิดหลังจากชุบด้วยสีฉนวนมีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีและรวมกับแผ่นไมกาธรรมชาติสามารถใช้เป็นวัสดุฉนวนสำหรับมอเตอร์ทนความร้อนได้

สาขาอื่น ๆ

มีแหวนเบนซินจำนวนมากในโมเลกุลของเส้นใยอะรามิดที่มีความเสถียรทางเคมีที่ดีทนต่อการกัดกร่อนความแข็งแรงจำเพาะสูงน้ำหนักเบาและแข็งแรง ฯลฯ สามารถนำมาใช้ในการผลิตเรือทะเลและสายเคเบิลบ่อน้ำลึก ใช้ประโยชน์จากความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงและความเหนื่อยล้าของเส้นใยอะรามิดทำให้ไม้เกรดสูงคันเบ็ดเลื่อนสโนว์บอร์ดเสาสกีคันธนูและลูกศรเรือพายไม้กอล์ฟ ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการทำรองเท้าบู๊ตรองเท้าเดินป่าที่มีสภาพกีฬาที่ไม่ดีถุงมือมวยหมวกกันน็อกแข่งรถแข่งร่างกายและอื่น ๆ เนื่องจากใยหินเป็นอันตรายร้ายแรงต่อระบบทางเดินหายใจของมนุษย์เส้นใยอะรามิดสามารถผลิตแผ่นซีลยางเสริมและซีลอื่น ๆ แทนใยหินสำหรับซับและแหวนของเบรครถยนต์

ผ้าอะรามิดทางเดียวให้ทางออกที่ดีกว่าสำหรับการเสริมแรงอาคาร

เส้นใยอะรามิดไม่เพียง แต่สามารถสร้างถนน แต่ยังเสริมสร้างบ้านมีแนวโน้มกว้างมากในด้านการก่อสร้าง

เส้นใยพาราอะรามิดเป็นเส้นใยสังเคราะห์ที่มีเทคโนโลยีสูงชนิดใหม่ที่มีความแข็งแรงสูงพิเศษโมดูลัสสูงทนต่ออุณหภูมิสูงทนต่อกรดและด่างน้ำหนักเบาและคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมอื่น ๆ หรือ 2 ถึง 3 เท่าของไฟเบอร์กลาสความเหนียวเป็นสองเท่าของลวดเหล็กและน้ำหนักเพียงประมาณ 1/5 ของลวด ที่อุณหภูมิ 560 องศาเซลเซียสจะไม่สลายตัวหรือหลอมละลาย วัสดุคอมโพสิตผ้าใยอะรามิดมีลักษณะของความต้านทานแรงดึงสูงความถ่วงจำเพาะขนาดเล็กความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีการยืดตัวที่ดีคุณสมบัติฉนวนกันความร้อนที่ดีความเหนียวที่แข็งแกร่งแรงเฉือนสูงและแรงอัดรีดทนต่อแรงกระแทกและทนไฟได้ดีเยี่ยม ประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยมสามารถใช้สำหรับการซ่อมแซมและเสริมสร้างสะพานคอลัมน์รถไฟใต้ดินปล่องไฟหอน้ำอุโมงค์ทางรถไฟไฟฟ้าท่าเรือและท่าเทียบเรือโดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับการเสริมสร้างและซ่อมแซมโครงสร้างคอนกรีต

ตัวอย่างเช่นเหมาะสำหรับคานซึ่งส่วนใหญ่เป็นสะพานและอาคารพลเรือนหรือโรงงานอุตสาหกรรม วิธีการเสริมแรงรวมถึงความต้านทานการดัดและแรงเฉือน เมื่อทำการต่อต้านการดัดทิศทางของเส้นใยของผ้า aramid สอดคล้องกับทิศทางแกนของลำแสง ด้านที่ดึงเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักของคาน ตามการทดสอบที่เกี่ยวข้องตราบเท่าที่คานไม่ได้เป็นคานเสริมซุปเปอร์ชั้นของผ้า aramid 280 กรัมสามารถปรับปรุงกำลังการผลิตได้ประมาณ 30% และสองชั้นสามารถปรับปรุงกำลังการผลิตได้ประมาณ 40% ทิศทางตั้งฉากกับแกนของคาน

ผ้า Aramid ยังเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการเสริมคอลัมน์ ประการแรกเนื่องจากโมดูลัสความยืดหยุ่นของเส้นใยอะรามิดเป็น 118Gpa เมื่อเทียบกับโมดูลัสความยืดหยุ่นของคาร์บอนไฟเบอร์ 230Gpa เส้นใยอะรามิดจึงมีความเหนียวที่ดีขึ้น ประการที่สองขอบบดเพียงประมาณ 10 มม. โดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องบดในขณะที่คาร์บอนไฟเบอร์ต้องการประมาณ 30 มม. ในทางตรงกันข้ามการใช้ผ้าอะรามิดสามารถประหยัดชั่วโมงการทำงานได้มาก ในที่สุดเนื่องจากผ้า aramid เป็นผ้านุ่มจึงมีการติดตามที่ดีขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับหมวกที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอจึงเหมาะสำหรับการใช้ผ้า aramid เพื่อเสริมแรง

ในแง่ของการเสริมแรงสำหรับงานก่ออิฐและแผงความต้องการแผงสำหรับการกวาดล้างเหล็กเส้นโดยทั่วไปค่อนข้างสูง หลังจากการเสริมแรงจะไม่ส่งผลต่อลักษณะที่ปรากฏ ดังนั้นจึงสะดวกกว่าที่จะเสริมแรงด้วยวัสดุคอมโพสิตอะรามิดบางและนุ่ม ในการเสริมความแข็งแกร่งของปล่องไฟและหอน้ำจึงเป็นเรื่องยากที่จะเสริมสร้างและบำรุงรักษาเนื่องจากมีการพัฒนาโครงสร้างในระดับสูงเช่นปล่องและหอน้ำ วิธีการแบบดั้งเดิมเป็นเรื่องยากที่จะแก้ปัญหาเหล่านี้เส้นใยอะรามิดมีน้ำหนักเบามีความแข็งแรงสูงทนต่อการกัดกร่อนและทนทาน ดีจะเป็นทางเลือกที่ดีกว่าในการเสริมสร้างปล่องและหอน้ำ

ในการเสริมแรงของอุโมงค์รถไฟใต้ดิน ผ้าอะรามิดยังมีข้อดีบางอย่าง เนื่องจากรถไฟฟ้าและอุโมงค์เป็นโครงสร้างที่ทำงานใต้ดิน แต่มีแรงไม่ต่างจากโครงสร้างพื้นดิน และมีแรงดันดินอยู่ด้านบนและด้านข้างของถ้ำ นอกจากนี้ยังมีความต้องการ headroom ดังนั้นเมื่อซ่อมแซมรอยแตกความเป็นไปได้ของการใช้วิธีการเสริมแรงแบบดั้งเดิมจึงมีน้อยมาก การเสริมแรงและการบำรุงรักษาผ้า Aramid สามารถตอบสนองความต้องการที่หลากหลาย รอยแตกบนหลังคาโค้งหรือผนังด้านข้างของรถไฟใต้ดินหรืออุโมงค์มักจะมีหลายทิศทางและผิดปกติซึ่งต้องใช้วัสดุซ่อมแซมที่มีคุณสมบัติทนต่อแรงเฉือนที่ดีและอะรามิดเป็นวัสดุ FRP ที่ไม่นำไฟฟ้า ดังนั้นข้อดีของผ้า Aramid ในการใช้งานเสริมทางวิศวกรรมรถไฟใต้ดินอุโมงค์ค่อนข้างโดดเด่น