Quy trình sản xuất sợi Aramid

Phương pháp tổng hợp Para-aramid sợi

Các thành phần chính của para-aramid là parabenzoyl clorua (TPC) và parabenzodiamine (PPD). Paraaramid phải trải qua phản ứng ngưng tụ trong điều kiện không có nước. Phương pháp chuẩn bị như sau:

a) Phương pháp thu thập giao diện:

Diacyl clorua được hòa tan trong dung môi hữu cơ không hòa tan với nước, chẳng hạn như benzen, carbon tetraclorua, v.v., sau đó diamine được hòa tan trong nước (thêm một lượng nhỏ Na2CO3 hoặc NaOH vào nước để hấp thụ axit clohydric được tạo ra bởi phản ứng), sau đó hai dung dịch trên được trộn lẫn và tại thời điểm bổ sung, phản ứng ngưng tụ xảy ra trên giao diện của hai chất lỏng, tạo thành màng polymer. Vì phản ứng xảy ra trên giao diện, nó được gọi là hội tụ giao diện.

② Phương pháp ngưng tụ dung dịch nhiệt độ thấp:

Nó hiện là phương pháp trưởng thành nhất để tổng hợp sợi aramid. Phương pháp này được sử dụng trong công nghiệp hóa sợi Kevlar và tổng hợp sợi Technoral.

Trong lò phản ứng trùng hợp thủy tinh được trang bị máy khuấy bằng thép không gỉ và đi qua làm khô N2, dung dịch NMP có chứa một lượng LiCl khan và pyridin được thêm vào, bột p-benzodiamine được thêm vào ở nhiệt độ phòng và hòa tan trong bồn nước đá. Dung dịch được giảm xuống một nhiệt độ nhất định, sau đó bột p-phtaloalclorine với tỷ lệ đo hóa học được thêm vào, đồng thời tăng tốc độ khuấy. Khi phản ứng diễn ra, độ nhớt của dung dịch tăng lên và mức chất lỏng tăng lên. Sau vài phút, hiện tượng leo cây xuất hiện và gel xuất hiện. Tiếp tục khuấy trong vài phút, nghiền nhóm gel màu vàng, sau đó để sản phẩm ngồi hơn 6 giờ. Thêm một lượng nhỏ nước vào polymer thu được, nghiền và lọc, sau đó rửa bằng nước lạnh và nước nóng vài lần để loại bỏ các dung môi còn lại, LiCl, HCl và pyridin cho đến khi chất lỏng rửa trung tính, sau đó làm khô polymer ở 100 ° C trong hơn 5 giờ để có được polymer khô. Các polyme sau đó được trộn trong axit sulfuric đậm đặc lạnh, được nung nóng đến 75 ° C để trở thành dung dịch tinh thể lỏng pha thẳng, sau đó được kéo sợi.

Phương pháp tổng hợp sợi aramid giữa

Aramid trung vị được hình thành bởi sự ngưng tụ của IPC và MPD, với sự trùng hợp nhiệt độ thấp, ngưng tụ giao diện, trùng hợp nhũ tương và trùng hợp pha khí.

Trong đó, phương pháp tụ hợp nhiệt độ thấp và phương pháp tụ tập giao diện khá phổ biến.

Công ty DuPont của Mỹ áp dụng ngưng tụ trùng hợp nhiệt độ thấp, sử dụng quy trình quay sợi khô; Đế nhân Nhật Bản sử dụng giao diện tập hợp và ngưng tụ, sử dụng quy trình quay sợi ướt; Shandong Yên Đài Taihe New Material và Guangdong Caiyan cả hai đều sử dụng phương pháp trùng hợp dung dịch để ngưng tụ nhiệt độ thấp và sử dụng quy trình quay ướt để sản xuất sợi aramid trung gian.

① Phương pháp tổng hợp nhiệt độ thấp:

MPD được hòa tan trong dung môi N, N-dimethylacetamide (DMAc) dưới khuấy, làm mát đến khoảng 0 ° C, sau đó thêm IPC dưới khuấy và đun nóng đến 50~70 ° C để phản ứng, HCl được tạo ra trong quá trình phản ứng, Ca (OH) 2 nên được thêm vào để trung hòa trong quá trình phản ứng, làm cho dung dịch trở thành hệ thống giải pháp DMAc-CaCl2, nồng độ của nó có thể được điều chỉnh để kéo sợi ướt. Phương pháp này tiêu thụ ít dung môi, các bước vận hành đơn giản và hiệu quả sản xuất cao, vì vậy phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp được sử dụng rộng rãi.

b) Phương pháp tập hợp giao diện:

Hòa tan IPC trong dung môi tetrahydrofuran (THF) để tạo thành pha hữu cơ; MPD được hòa tan trong dung dịch natri cacbonat nước để tạo thành pha nước, sau đó pha hữu cơ được thêm vào pha nước dưới sự khuấy mạnh để pha hữu cơ và pha nước có hai pha. Phản ứng ngưng tụ xảy ra nhanh chóng ở giao diện pha. Polyme kết quả được kết tủa, lọc, rửa và sấy khô để có được sản phẩm rắn.

Tốc độ phản ứng của phương pháp trùng hợp giao diện nhanh, trọng lượng phân tử tương đối cao của polymer kết quả, có thể chuẩn bị sơn kéo sợi chất lượng cao, nhưng do quá trình phức tạp của phương pháp này, yêu cầu thiết bị cao và đầu tư cao.

Lĩnh vực ứng dụng Sợi Aramid

Sợi Aramid được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, ô tô, cơ điện, xây dựng, thể thao và nhiều lĩnh vực khác ở Trung Quốc. Nó là một trong những vật liệu không thể thiếu trong cuộc sống tương lai.

Phòng Hàng không

Sợi aramid có mật độ thấp, độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt. Nó có thể được sử dụng để chế tạo vỏ động cơ tên lửa cho tên lửa, vật liệu truyền sóng băng rộng cho thân máy bay và tàu vũ trụ, cánh chính và đuôi, và các thành phần cấu trúc có thể chịu được lực va đập. Các tấm cấu trúc tổ ong nhiều lớp được chuẩn bị trực tiếp kết hợp với cấu trúc tổ ong hoặc bọt có khả năng chống va đập tuyệt vời và thấm sóng điện từ bằng cách ngâm vải aramid với epoxy. Tấm laminate composite siêu hỗn hợp được hình thành từ sợi aramid, tấm nhôm mỏng và ép nóng chồng chéo vải không dệt epoxy có mô đun cụ thể và sức mạnh cụ thể rất cao, và tuổi thọ chống mỏi của nó gấp 100 đến 1000 lần so với tấm hợp kim nhôm. Nó có thể được sử dụng trong thân máy bay và các bộ phận khác. Việc áp dụng vật liệu composite gia cố dựa trên nhựa được chuẩn bị bằng sợi aramid cho thân máy bay có thể làm giảm đáng kể trọng lượng tổng thể của máy bay.

Công nghiệp xây dựng

Vải sợi Aramid có độ dẻo tốt hơn so với sợi carbon. Bản thân vật liệu có trọng lượng nhẹ, tự do và linh hoạt. Nó là vật liệu gia cố lý tưởng cho các công trình xây dựng, đặc biệt là khi gia cố các thành viên có hình dạng bất thường. Không cần chamfers. Dệt sợi aramid thành cốt thép có thể được sử dụng làm bộ xương gia cố xi măng cho các tòa nhà lớn. Ngoài những ưu điểm của sức mạnh cao và trọng lượng nhẹ, nó cũng có khả năng chống ăn mòn và khả năng chống cắt tốt.

Giao thông vận tải

Do mật độ thấp của sợi aramid, nó có thể chịu được nhiệt độ cao và thấp và có độ bám dính tốt với cao su, vì vậy nó có thể được sử dụng làm dây lốp cho ô tô hoặc máy bay. Lốp làm bằng sợi aramid có trọng lượng nhẹ, lốp mỏng, sức đề kháng lăn thấp, khả năng chịu tải lốp cao, khả năng chống mài mòn, khả năng cắt và khả năng chống đâm thủng tốt, lốp trong quá trình sử dụng áp lực mặt đất của trọng tâm chuyển động nhỏ, hiệu suất lái tốt, nhiệt dễ phát tán và không dễ biến dạng, cải thiện sự thoải mái của xe, kéo dài tuổi thọ của lốp, có thể đáp ứng yêu cầu sử dụng lốp của máy bay siêu thanh hiện đại.

Lĩnh vực điện tử

Sợi aramid có độ bền và mô đun cao hơn, hệ số điện môi thấp hơn và truyền sóng điện từ tốt. Trong cùng một điều kiện độ cứng, độ dày của lá chắn ăng-ten radar làm bằng vật liệu composite aramid có thể giảm 30% so với vật liệu composite sợi thủy tinh, Tăng 10% truyền sóng điện từ; Chất nền nhiều lớp được làm từ sợi aramid và nhựa epoxy, nhựa phenolic, polyimide và các loại nhựa khác có độ phù hợp cao với hệ số giãn nở dây của gốm sứ, và không có sự giãn nở và co nhiệt nào xảy ra. Nó có thể gây nứt và có thể được sử dụng trong công nghệ gắn trên bề mặt để tạo ra các bảng mạch in đặc biệt có lợi cho việc thu nhỏ và trọng lượng nhẹ của các thiết bị điện tử.

Sử dụng các đặc tính cường độ cao và chịu nhiệt độ cao của sợi aramid, nó được sử dụng như một "thành viên kéo" trong sợi, có thể bảo vệ sợi nhỏ, mỏng manh không bị kéo dài và biến dạng khi bị căng thẳng, cũng như không ảnh hưởng đến việc truyền ánh sáng. Các sản phẩm composite của sợi aramid và sợi carbon có hiệu suất xử lý tốt và tính chất bán dẫn, có thể chịu được nhiệt độ cao. Nó chủ yếu được sử dụng để sản xuất các vật liệu trong các thiết bị điện áp cao làm giảm điện trường. Sau khi được ngâm tẩm trong vecni cách nhiệt, giấy aramid có đặc tính cách nhiệt tốt, kết hợp với tấm mica tự nhiên, được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt cho động cơ chịu nhiệt.

Lĩnh vực khác

Có rất nhiều vòng benzen trong phân tử sợi aramid, có tính ổn định hóa học tốt, chống ăn mòn, độ bền cụ thể cao, trọng lượng nhẹ và mạnh mẽ, có thể được sử dụng để sản xuất tàu biển và cáp giếng sâu. Sử dụng khả năng chịu nhiệt độ cao và chống mệt mỏi của sợi aramid, sản xuất vợt cao cấp, cần câu, xe trượt tuyết, ván trượt tuyết, que trượt tuyết, cung tên, chèo thuyền, câu lạc bộ golf, v.v., cũng có thể được sử dụng để sản xuất giày leo núi, găng tay đấm bốc, mũ bảo hiểm đua, cơ thể đua xe, v.v. với điều kiện thể thao khắc nghiệt. Bởi vì amiăng có nguy cơ nghiêm trọng đối với đường hô hấp của con người, sợi aramid có thể được thay thế bằng amiăng để làm tấm niêm phong cao su gia cố và các con dấu khác để sử dụng trong đệm và vòng của phanh xe.

Aramid One Way Fabric cung cấp giải pháp tốt hơn cho gia cố xây dựng

Sợi aramid không chỉ có thể xây dựng đường xá mà còn củng cố nhà cửa và có triển vọng ứng dụng rất rộng trong lĩnh vực xây dựng.

Para-aramid sợi là một loại sợi tổng hợp công nghệ cao mới, có đặc tính tuyệt vời như độ bền cực cao, mô đun cao, chịu nhiệt độ cao, axit và kiềm, trọng lượng nhẹ, v.v. Hoặc 2~3 lần sợi thủy tinh, độ dẻo dai gấp đôi dây thép, trọng lượng chỉ khoảng 1/5 dây thép. Ở nhiệt độ 560 ° C, nó không bị phân hủy hoặc tan chảy. Vật liệu composite vải sợi Aramid có độ bền kéo cao, trọng lượng riêng nhỏ, khả năng chống ăn mòn tốt, độ giãn dài tốt, hiệu suất cách nhiệt tốt, độ dẻo dai cao, độ bền cắt và cường độ đùn cao, khả năng chống va đập mạnh và khả năng chống cháy tuyệt vời. Hiệu suất tuyệt vời, nó có thể được sử dụng để sửa chữa và gia cố cầu, cột, tàu điện ngầm, ống khói, tháp nước, đường hầm, đường sắt điện khí hóa, cảng biển và bến tàu, đặc biệt thích hợp để gia cố và sửa chữa các kết cấu bê tông.

Ví dụ, nó được áp dụng cho dầm, chủ yếu là cầu và các tòa nhà dân dụng hoặc nhà máy công nghiệp. Các phương pháp gia cố bao gồm chống uốn và chống cắt. Khi thực hiện kháng uốn, hướng sợi của vải aramid phù hợp với trục của dầm. Bên bị kéo tăng khả năng chịu tải của dầm. Theo các thử nghiệm liên quan, một lớp vải aramid 280 gram có thể cải thiện khả năng chịu tải khoảng 30%, hai lớp có thể cải thiện khả năng chịu tải khoảng 40%, miễn là dầm không phải là dầm siêu cường. Hướng này vuông góc với trục của dầm.

Vải aramid cũng là một vật liệu lý tưởng để gia cố cột. Thứ nhất, vì mô đun đàn hồi của sợi aramid là 118Gpa, sợi aramid có độ dẻo tốt hơn so với mô đun đàn hồi 230Gpa của sợi carbon; Thứ hai, cạnh mài chỉ cần khoảng 10mm, nói chung không cần cạnh mài, trong khi sợi carbon cần khoảng 30mm. Ngược lại, bạn có thể tiết kiệm rất nhiều giờ làm việc với vải aramid. Cuối cùng, vì vải aramid là một loại vải mềm, nó có khả năng theo dõi tốt hơn, đặc biệt là đối với mũ có hình dạng không đều, nó phù hợp hơn để gia cố với vải aramid.

Trong các ứng dụng gia cố của khối xây và bảng điều khiển, yêu cầu về khoảng không gia cố của bảng điều khiển nói chung là cao hơn, và sự xuất hiện sẽ không bị ảnh hưởng sau khi gia cố, vì vậy nó thuận tiện hơn để gia cố bằng vật liệu composite Aramid mỏng và mềm. Trong việc gia cố ống khói và tháp nước, rất khó để gia cố và duy trì chúng do sự phát triển cao của các cấu trúc như ống khói và tháp nước. Các phương pháp truyền thống về cơ bản rất khó để giải quyết những vấn đề này, sợi aramid có trọng lượng nhẹ, độ bền cao, chống ăn mòn và bền. Tốt, nó sẽ là một lựa chọn tốt hơn để tăng cường ống khói và tháp nước.

Trong việc gia cố các đường hầm tàu điện ngầm, vải aramid cũng có những lợi thế nhất định. Vì tàu điện ngầm và đường hầm là những cấu trúc hoạt động dưới lòng đất, chúng chịu lực khác với các cấu trúc trên mặt đất, với áp lực đất ở cả đỉnh và hai bên của hang động. Nó cũng có yêu cầu giải phóng mặt bằng, vì vậy khả năng sử dụng các phương pháp gia cố truyền thống là rất nhỏ khi sửa chữa các vết nứt. Gia cố và bảo trì vải aramid có thể đáp ứng các yêu cầu khác nhau của nó. Các vết nứt của hầm tàu điện ngầm hoặc hầm hoặc tường bên nói chung là đa hướng và không đều, đòi hỏi vật liệu sửa chữa của nó phải có khả năng chống cắt tốt, Aramid cũng là một vật liệu FRP không dẫn điện. Vì vậy, lợi thế của vải thơm trong ứng dụng gia cố công trình tàu điện ngầm đường hầm rất nổi bật.