芳纶纤维增强的先进复合材料制品
目录
1 芳纶纤维增强的先进复合材料的应用 (1)
1.1 概况 (1)
1.2 芳纶品种及性能 (1)
1.3 芳纶纤维产品形态及复合材料的成型方法 (3)
1.4 芳纶纤维复合材料的应用 (3)
2 原材料 (5)
2.1 聚氨酯树脂 (5)
2.2 芳纶纤维 (7)
3 制作工艺 (8)
3.1成形方法的选择 (8)
3.2 芳纶1313 (10)
4 修补及性能检测 (10)
4.1 缺陷 (10)
4.2 芳纶表面改性 (10)
5 参考文献 (13)
1 芳纶纤维增强的先进复合材料的应用
1.1 概况
目前,先进复合材料的增强材料主要是S高强玻璃纤维非碳纤维和芳纶纤维。前两者介绍文章较多,本文主要针对芳纶复合材料及应用情况作概括介绍。
芳纶纤维是芳香族聚酰胺类纤维的通称。它是一种强度高、模量高、低密度、耐折、耐磨性好的人工合成的有机纤维。据了解,现在美国、荷兰、日本、德国、法国和俄罗斯等国都在开发芳纶纤维。我国也进行了这方面研制并取得了一定成绩。
美国杜邦公司开发的芳纷纤维,商品名“凯芙拉”(K velar)有多种规格出售,年产量已达2t。荷兰阿克苏(AKZO)公司研制的芳纶纤维,商品名“特瓦纶”(Twaron),年产量在5000t以上。日本帝人公司开发的共聚芳纶纤维,商品名“太库诺拉”,年产量为500t以上。德国赫斯特公司(HOECHST)生产芳纶纤维年产量为150t。我国1981年研制成功芳纶I,1985年研制成功芳纶Ⅱ,1994年北京燕山石化公司研究院研制成功溶致液晶全芳香族聚酰胺(PPTA),通过专家鉴定,为今后中石、工业化生产开辟了途径。
在世界范围内,芳纶纤维正以年增长率20%左右的速度发展,并从单一军用向民用转移。芳纶纤维用于汽车及防护用品方面占68%,用于造船业达21%,其余为航空、航天及军用。
1.2 芳纶品种及性能
芳纶纤维,因选择原料的不同及合成工艺不同,又可分为间位芳香族聚酰胺纤维,商品名为“欧梅克斯”(Nomex)对位芳香族聚酰胺纤维,商品名“凯芙拉”（Kevlar)和芳香族聚酰胺共聚纤维,商品名“太库诺拉”等。表1将具有代表性的“凯芙拉”纤维和我国研制的芳纶I、芳纶Ⅱ主要性能列出,同时与S高强玻璃纤维及碳纤维进行比较。
从表1中可以发现芳纶纤维密度最小,拉伸强度与S2玻璃纤维和碳纤维接近,拉伸模量居中。此外,芳纶纤维的热稳定性好,可在180℃下长期使用,短期可耐300℃,对强度无大的影响。在-170℃下也不会变脆,仍保持其性能。芳纶纤维的力学性能在有机纤维中是非常突出的，与无机纤维比也不逊色，芳纶纤维除强酸、强碱外,几乎不受有机溶剂、油类影响。但芳纶纤维对紫外线敏感, 若长期暴露在阳光下，其强度会有很大的损失，因此,在使用中应加保护层。
表2芳纶纤维、碳纤维、E玻纤树脂浸渍纱带性能
表3芳纶纤维、碳纤维、E玻纤单向纤维板性能
备注：单向纤维板树脂为环氧V f=60%，0为纤维方向
芳纶纤维作为复合材料的增强材料性能优良。表2列出芳纶纤维、碳纤维和E玻璃纤维的树脂浸渍纱带性能,表3列出单向纤维板性能。
国内已有对芳纶增强丁腈橡胶、环氧树脂的研究报道。如有研究做出的芳纶/环氧复合材料与常规材料力学性能的比较[1-2]。
表4芳纶/环氧复合材料与常规材料力学性能的比较
1.3 芳纶纤维产品形态及复合材料的成型方法
芳纶纤维和玻璃纤维一样,产品形态有有捻纱、无捻粗纱,各种规格布、带、毡及短切原丝等。常与芳纶纤维匹配的树脂有环氧、酚醛、不饱和聚脂、乙烯基脂、聚酰亚胺等,近年来还与尼龙、PBT等复合使用。成型方法也和玻璃钢等成型方法一样,有缠绕法、手糊法、预浸渍法、真空袋法、加压法以及注射法等,可根据需要选择。
1.4 芳纶纤维复合材料的应用
1.4.1 在航空、航天、军需方面的应用
芳纶纤维可制作大型飞机的二次结构材料,如机舱门、窗、整流罩体表面、机翼有关部件。也可制机内天花板、隔板、舱壁、行李架、座椅等。采用芳纶纤维复合材料可以减轻飞机自重30%左右。如L一1011三星式客机总的芳纶纤维复合材料用量达1135kg,使机重减轻365kg;波音757、767使用芳纶纤维复合材料,减轻机重454kg；DHC-7短程飞机减轻机重91kg。S-76商用直升机的外蒙皮使用芳纶复合材料已达50%；喷气式教练机T-4也采用芳纶纤维复合材料。芳纶纤维复合材料可制造火箭发动机壳体、压力容器、宇宙飞船驾驶舱等。芳纶纤维复合材料还可制造坦克、装甲车、飞机、潜艇的防弹板和头盔及防弹衣等。
1.4.2 在造船方面的应用
芳纶纤维复合材料可制造快艇、帆船、赛艇、渔船、独木舟等。采用芳纶纤维复合材料造船,船自重比玻璃钢和铝都好,船体可减轻3O%左右,节约燃料30%以上,可相应增加航程。由于芳纶纤维复合材料具有吸收振动及承受连续冲击的能力,船航行稳，使人感到安静、舒适。
1.4.3 在体育器材方面的应用
芳纶复合材料可用来制造高尔夫球棒、网球拍、滑雪橇、雪车、钓鱼杆、弓、标枪等。
1.4.4 在汽车方面的应用
芳纶纤维可取代石棉,因而可降低对环境和人体健康的危害,它可制造刹车片、离合器、整流器、引擎垫片、汽车车身。尤其赛车可减轻车重,提高强度,增加车速。
1.4.5 在建筑方面的应用
芳纶纤维复合材料在建筑领域越来越受到重视。芳纶纤维可取代石棉用来增强水泥,可提供轻结构、高强度构件,并防止水泥制品开裂。加拿大蒙特楼市奥运体育馆采用芳纶纤维复合材料制成的可伸缩性屋顶,面积达5600m2,具有抗强风及承受大雪负荷的强度。近年来,国外正在开发芳纶纤维增强胶粘层压木梁的技术,这种增强材料称作FiRptm。它的出现意味着用低级木材可取代高级、
贵重木材,而且安全、经济。这种增强胶粘层压梁比钢筋水泥构件还经济。目前,美国、德国、日本、澳大利亚、加拿大等国都在研究采用,有广阔的发展前景。
1.4.6芳纶在信息技术产业上的应用
由于IT技术的发展[3]，光纤铺设量猛增，全球光纤总长度2001年为1.6亿km，到2003年增至2.0亿km。对位芳纶可用作光缆中的“张力构件(Fension member) "(或称芯捍)，有了这种具有高模量性能的张力构件，可保护细小而脆弱的光纤在受到拉力时不致伸长，从而不使光传输性能受到损害。目前用于此张力构件的对位芳纶约3000-4000t，据业者预测，其实际短缺量约
4000-5000t。[4]
1.4.7 其他方面的应用
芳纶是用于增强子午线轮胎及机械用橡胶制品，如软管、输送带及动力传送皮带而专门设计制造的品种。芳纶纤维还可作增强橡胶的材料,可制轮胎、传动带、胶管、绳索等。[5]中国芳纶纤维研制始于20世纪70年代末，80年代中期完成小试和中试鉴定。芳纶1414接近Kevlar-49的水平。由于芳纶纤维价格颇高，目前国内还只有航空、航天、船舶及体育器械等系统使用，且根据最终产品用途不同，成型工艺和加工方法亦不完全一致，其应用领域随着中国高新技术的发展会具有广阔的应用前景。
2 原材料
2.1 聚氨酯树脂
2.1.1 聚氨酯化学和物理性质
聚氨酯(PU)树脂是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。有机异氰酸酯化合物含有高度不饱和键的异氰酸醋基团(NCO，结构式（-N=C=O)，因而化学性质非常活泼。
由于氮和氧原子上的电子云密度较大，其电负性较大，NCO基团的氧原子电负性最大，是亲核中心，可吸引含活性氢化物分子上的氢原子而生成轻基，但不饱和碳原子的轻基不稳定，重排成为氨基甲酸酯(若反应物为醇)或脲(若反应物为胺)。碳原子电子云密度最低，呈较强的正电性，为亲电中心，易受到亲核试剂的进攻。异氰酸酯与活泼氢化合物的反应，就是由于活泼氢化合物分子中的亲核中心进攻NCO基的碳原子而引起的[6]。反应机理如下:
异氰酸酯是生产聚氨酯的主要原料之一，主要有MDI, TDI, HDI, NDI, IPDI,HMDI等，其中以MDI和TDI最为常用。纯MDI在室温下为白色晶体，在使用前需先加热熔融，在室温下长期贮存会产生自聚反应生成二聚体和脲类不溶化合物，使产品色泽加深，熔化后液体混浊，出现不溶性细微颗粒影响产品质量。甲苯二异氰酸酯(TDI)有两种异构体:
聚氨酯是由长链原料和短链原料聚合而成的，是一种嵌段聚合物。一般长链二元醇构成软段，而硬段则是由多异氰酸酯和扩链剂构成。软段和硬段的种类影响着材料的软硬程度、强度等性能。
影响各种聚氨酯制品性能的因素很多，一般影响性能的基本因素为:基团的内聚能、氢键、结晶性、交联度、分子量、温度。软段在聚氨酯中占大部分，软段的分子量对聚氨酯的力学性能有影响，一般来说，假定聚氨酯分子量相同，其软段若为聚酯，则聚氨醋的强度随着聚酯二醇分子量的增加而提高，软段的结晶性的提高对聚氨酯制品的性能是有利的。异氰酸酯的结构影响聚氨酯的刚性。
聚氨酯材料是一类性能较为全面的材料，具有良好的物理机械性能、优异的耐候性、弹性及软硬度随温度变化不太大等优点，在涂料、胶粘剂及油墨等许多领域都得到了广泛的应用。聚氨酯弹性体是一种介于橡胶与塑料之间的高分子材料，它在具有一定弹性的同时，还有很好的耐磨、耐温和抗撕裂性能，如将聚氨酯与无机非金属硬质填料结合制成复合材料磨机衬板，既可以增加材料的
耐磨性，又可缓解研磨体对衬板的冲击力，从而提高衬板的使用寿命。同时，随着硬质填料的加入，还可大大降低衬板的成本，提高衬板的市场竞争能力。
聚氨酯树脂(Polyurethane Resin)作为一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料,在日常生活、工农业生产、医学等领域广泛应用。聚氨酯制品品种繁多、形态各异，它广泛用于机电、船舶、航空、车辆、土木建筑、轻工以及纺织等部门。
聚氨酯弹性体用作滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋底、合成皮革、电线电缆和医用人工脏器等；软质泡沫体用于车辆、居室、服装的衬垫，硬质泡沫体用作隔热、吸音、包装、绝缘以及低发泡合成木材，涂料用于高级车辆、家具、木和金属防护，水池水坝和建筑防渗漏材料，以及织物涂层等。胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、皮革、纤维等都有良好的粘着力。此外聚氨酯还可制成乳液、磁性材料等。
2.1.2 全球聚氨酯发展现状与发展趋势
聚氨酯(PU)是世界六大发展的合成材料之一，其工业发展较快，过去五年始终保持6%的年均增长率。就其应用广度而言，已跃居诸种合成材料的首位。可以预料，随着科技的进步及新应用领域的拓展，聚氨酯工业的发展将为人们带来更为便利和舒适的生活。而中国这一具有巨大潜力的市场，在吸收了世界水平的技术和规模装置后，必将成为世界聚氨酯工业发展的动力源。据陶氏化学公司公布的数据，在20世纪70年代，全球聚氨酯年产量总计只有110万吨，而进人21世纪已超过了900万吨，增长了约9倍。在我国，近10年的增长速度也大大高于国民生产总值的增长。2000年我国各种聚氨醋产品年产量已近100万吨，比1997年的60多万吨增长了约50% 。
表5 世界各地聚氨酯的销量
注: 1: 1999年所列数据为拜耳公司统计
2:该数据包括东欧国家
3:非洲指非洲、中东及东欧等地区，但该项1999年数据不包括东欧等国家
从表5[7]中趋势可以看出，进入20世纪90年代以来，亚太地区聚氨酯工业有了较快的发展，尤其是日本，发展更快。我国的聚氨酯工业起源于20世纪50年代末期，至今已有40多年的发展历史。我国聚氨酯工业分基本原料、助剂、制品和加工机械等部分。基本原料分异氰酸酯(TDI, MDI 等)、多元醇(聚醚和聚酯多元醇)等，制品主要分软泡、硬泡、弹性体(包括革、鞋树脂制品和纤维)、涂料及胶粘剂。1998年到2005年我国聚氨酯总产量将由77万吨增加到140万吨左右，平均年增长率约10%，按此预测到2015年我国聚氨酯总产量将达到260万吨[8-9]。
国外聚氨酯工业总的发展趋势概括如下:(l)基本原料生产的特大规模化。(2)聚氨酯技术向适应环境保护、安全卫生、资源回收等方向发展，主要包括替代破坏臭氧层的CFC发泡剂技术、降低VOC(挥发性有机化合物)散发技术、降低游离TDI等有害物质的技术等。(3)聚氨酯CASE(涂料、胶粘剂、密封剂、弹性体、灌封料)发展明显快于泡沫产品，是另一趋势。近年来国外聚氨酯CASE 产品的产量以6%- 10%的速度增长，是泡沫增长速度的2倍以上，且向高性能、功能化和进一步扩大应用领域方向发展。在CASE产品方面，国内的发展水平与国外差距较大，其中许多重要制品、中间体(预聚体、树脂等)多半是靠进口。
2.2 芳纶纤维
2.2.1 芳纶纤维化学和物理性质
芳纶纤维是由聚对苯二甲酰对苯二胺(PPDA)的液晶溶液经干喷湿纺工艺成型而制得，按分子结构称为“芳香聚酰胺纤维”，美国商品名为Kevlar纤维。早在1968年美国杜邦公司就开始了芳香聚酰胺树脂的合成及成纤工艺研究，于1972年杜邦公司实现了聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的工业化生产，称为B纤维，规模为2000吨/年，1973年改名为Kevlar纤维。
聚合物制备:
以上合成时用的酰胺溶剂包括:六甲基磷酰二胺，N-甲基毗咯烷酮和二甲替乙酰胺(DMA)[10]。
从芳纶的分子链结构来看，它是由苯环和酰胺基按一定规律排列而成。分子链具有相当的规整性，致使芳纶纤维具有较高结晶性。酰胺键可在分子链之间形成氢键。芳纶分子链中的苯环及分子间的氢键结构使得分子链难以内旋转，分子链不能折叠，呈伸展的刚性棒结构，分子链之间可排列得十分紧密，从而使纤维具有很高的模量和强度。这种刚性分子结构还赋予芳纶纤维高温下的尺寸稳定性能。芳纶分子沿纤维方向是较强的共价键，而纤维横向是较弱的氢键。因此芳纶纤维在力学性能上是各向异性的，芳纶纤维拉伸断裂时纵向开裂而劈成许多更细的单丝，横向受压时受压部位会出现一定数量的纵向层。
芳纶是一种由高度取向结晶微区组成的材料，具有一些缺陷和空隙，但没有无定形区。由于分子链段中庞大苯环的位阻作用，酰胺基团较难与其它原子或基团发生反应，具有化学惰性，因而芳纶纤维同基体的粘合性很差，必须进行一定的工艺处理使纤维表面取向降低或增加一定数量的活性基团，如-COOH，-OH,=CO和-NH2等，这些基团可与基体间形成反应性共价键结合，从而提高复合材料的界面剪切强度和剥离强度。
芳纶具有优异的力学性能，抗张强度为280kg/mm2，模量为6480 kg/mm2（kevlar29)和13300 kg/mm2（kevlar49），断裂伸长率为2.3 -4.0%，比重轻(d=1.44g/cm2)而且耐高温(可在250。C以下
使用)。
芳纶纤维具有密度小、模量高、强度高、伸长率低等特点。芳纶的这种性质主要由其高结晶、高取向的大分子结构所决定的。它是一种高强度、高模量、低密度的有机纤维，它的强度比碳纤维高，质量比玻璃纤维、碳纤维都轻，热膨胀系数低，抗疲劳性好，具有一定的竞争能力。由于芳纶纤维具有各异性，且压缩强度、剪切强度与其断裂强度相比要低得多;而纤维的弯曲是由弯曲、压缩及拉伸三方面性能决定的，因此芳纶的弯曲强度比拉伸强度要差得多。由于芳纶纤维分子取向度高，横向联系弱，从而使其剪切强度弱、扭转疲劳性差。
3 制作工艺
芳纶短纤维增强聚氨醋复合材料成形工艺研究
高分子基复合材料的成形方法有很大的灵活性。根据增强体和基体材料的种类的不同，需要应用不同的制造工艺和方法。高分子基复合材料的主要制造方法按基体材料的不同分为两类。一类是热固性复合材料的制造方法，其中主要有手工成形法，喷涂成形法，压缩成形法(模压成形方法)，注射成形法，SMC压缩成形法，RTM成形法(注塑成形法)，真空热压成形法，连续缠绕成形法，连续拉挤成形法。另一类是热塑性复合材料的制造方法，类似于热固性复合材料的制造方法，其中主要有压缩成形法，注射成形法，RTM成形法，真空热压成形法，连续缠绕成形法等[ 11]。各种成形法有各自的特点，采用时需根据产品的质量、成本、纤维和树脂的种类来选择合适的成形法。
3.1成形方法的选择
短纤维增强树脂基复合材料的常用的成形方法有:手工成形法、喷涂成形法、注射成形法、压缩成形法和SMC压缩成形法(Compression molding of SMCs )。
手工成形法是高分子基复合材料的制造的最主要的方法。多用于玻璃纤维/聚醋树脂复合材料的产品制造。例如，浴缸、船艇、房屋设备等。手工成形法主要以玻璃纤维布或片材和聚酯树脂为原材料。在根据产品的形状制造的底模上，先涂一层不粘胶或铺一层不粘布或不粘薄膜等，然后铺一层玻璃纤维布，再用刷子或滚轮等工具将树脂涂抹在玻璃纤维布上，使树脂均匀地渗透到玻璃纤维布里。重复此过程直到达到产品要求的厚度。然后将铺层完成后的制品送到固化炉实现固化。喷涂成形法是在人工铺层涂抹成形法上改进的一种成形法。喷涂成形法以长纤维和树脂为原材料，它使用的主要工具是一杆能自动切断纤维并喷出切断的短纤维和树脂的自动化喷枪。它是利用自动化喷枪，将自动切断的短纤维和树脂一起喷涂在底模上来实现积层。与其他的制造方法相比，手工成形和喷涂成形的特点是设备、工具等成本低，能适应各种形状产品的成形。但是由于以人工为主生产效率低，不易实行大量生产。
注射成形法是先将低模固定、预热，然后利用注射机械在一定的压力条件下通过一注入口将增强材料的纤维和树脂等一起挤压入模型内使之成形。注射成形法的特点是易于实现自动化，易于实现大批生产，但制造的产品的纤维含有量不高。此外，由于纤维和树脂的混合物在模型内的流动引起纤维的排列，产品的强度分布会不均匀。注射机的注射口由于和纤维的摩擦易于磨损。
压缩成形法是将增强材料和树脂等一起先放入底模，然后加压，加热使之成形、固化的一种复
合材料制造方法。
压缩成形的特点是可以制造大型产品，含纤维量高的产品，高强度产品，可以用于制造热固性材料和热塑性材料，短纤维增强复合材料制品用的较多。
SMC 压缩成形法与前述的成形方法最大的不同点是使用的原材料不是纤维和树脂，而是SMC 预制片。SMC 是Sheet Molding Compound 的缩写，是指经热固性树脂浸渍后的、未固化的玻璃纤维/树脂预制片。一般有三种预制片:短纤维随机分布的预制片，短纤维单方向分布的预制片，长纤维单方向分布的预制片。SMC 压缩成形法实际上是分两步来实现的一种成形法:第一步是未固化的玻璃纤维/树脂预制片的制作;第二步是SMC 压缩成形。SMC 压缩成形法的特点是易于实现自动化、适于大量生产、产品尺寸精度高、表面光滑、强度较高。结合SMC 压缩成形法特点，以压缩成形工艺制备复合材料。拟采用的成形工艺分三步:
第一步是预成形片的制备，将按配方合成的液态聚氨醋预聚体与芳纶短纤维于室温下混合均匀，加入扩链剂混合均匀，涂敷预成形于模具中，于8 0 0C 下预固化数小时，制成预成形片。
第二步是模具准备，清理模具，对模具做不粘处理，并将其加热到一定温度。[12]
第三步将预成形片制入模具，加温加压，固化。基本流程工艺如下:
底模的制作
不粘处理 热压
脱模
放入纤维和树脂
固化
图3.1 压缩法成形的基本制造工艺
预成形片的制备
模具准备
放入预成形片
热压 固化
脱模
3.3 实验流程工艺
3.2 芳纶1313
工艺：一步法工艺，即低温溶液间歇聚合，原液经过过滤后直接进行湿法纺丝，水洗后干燥，切断后打包。
性能：耐高温：分解温度371℃；阻燃性：极限氧指数29；断裂强度：4-5 g/d；初始模量：60-120g/d。用途：高温过滤材料；绝缘材料；消防服、赛车服；高温传送带。②芳纶1414
工艺：两步法工艺，低温溶液连续聚合，聚合物分离后洗涤干燥后用浓硫酸重新溶解，干喷湿法纺丝，纤维经过水洗后干燥，卷绕成形。
性能：耐高温：分解温度500℃；阻燃性：极限氧指数32；高强度：断裂强度20-27g/d；高模量：初始模量600-800g/d。
用途：个体防护：防弹衣、防弹头盔；防弹装甲：装甲战车、运钞车；复合材料：汽车轮胎帘子线；摩擦材料：刹车片；航空航天材料、光缆增强材料。
4 修补及性能检测
4.1 缺陷
由芳纶结构可知，它是一种分子对称性、定向程度和结晶度很高的刚性分子而分子间横向作用较弱;另外，由于分子结构中存在大量不易移动的芳香环，使其分子间的氢键结合较弱，致使横向强度低，分子表面活性基团少，表面极性低，使得在压缩及剪切力作用下容易产生断裂，而且芳纶纤维表面易吸水，导致芳纶纤维与树脂基体结合成的两相界面强度低、层间剪切强度较小，影响了复合材料综合性能的发挥。因此，为了发挥芳纶纤维复合材料的综合性能，通过对纤维进行表面改性[13-14]和选择合适的树脂基体来改善芳纶纤维增强复合材料界面结合情况成为了复合材料学界研究的一个热点。
除此之外，纤维的耐光性差，暴露于可见光和紫外线时会产生光致降解（即力学性能下降和褪色）。用高吸收率材料对Kevlar纤维增强聚合物基复合材料作表面涂层，可以减缓其光致降解；芳纶的溶解性差；抗压强度低；吸湿性强，吸湿后纤维性能变化大，因此应密封保存，在制备复合材料前应增加烘干工序。
鉴于以上原因本文重点讨论近年来关于芳纶复合纤维材料在纤维表面改性和适用树脂基体选择上的研究。
4.2 芳纶表面改性
芳纶纤维的化学结构使得酰胺基团很难树脂的原子或基团发生反应,纤维表面呈现出较大的化学惰性,纤维与树脂的界面结合能较低,粘附性及浸润性很差,两相界面粘结不理想,而载荷又都是通过界面来进行应力传递的,导致复合材料的层间剪切强度低,影响了复合材料综合性能的发挥,限制了它在复合材料中的广泛应用。
芳纶纤维表面改性的主要目的是使纤维表面粗糙度增加或在纤维表面引入一定数量的活性基团（-COOH,-OH，-NH2等）芳纶纤维表面改性技术可分为物理改性和化学改性两类，物理改性所需技术手段较高，本文重点讨论化学改性手段。国内外研究的芳纶表面处理方法很多,但真正实际
应用的并不多。在这些方法中,化学表面接枝改性和等离子体改性两种技术是处理效果比较明显的。
4.2.1 物理改性
物理改性法主要有等离子体处理法,超声波浸渍改性法,高能射线法(高能射线法又分为r射线、x射线和高能电子束法),表面涂层法。重点讨论运用较多的等离子体处理法和表面涂层法。
4.2.2 超声波浸渍改性法
超声波浸渍改性法是一种利用超声振动能量来改变物质的结构、状态、功能或加速这些改变的过程的超声波浸渍技术，通过增加纤维表面极性基团的含量和纤维表面粗糙度来提高材料的界面粘结性能，却对纤维损害较小、较有效地提高复合材料力学性能的方法。它对改善树脂基复合材料界面粘结性能的作用主要体现在以下两点:一是在超声作用下，树脂胶液的结构和性能发生变化，有利于提高树脂基体的活性;二是利用超声的振荡来消除胶槽中的气泡，空气以及其它杂物，使胶液能均匀地浸润纤维，从而改善复合材料的界面粘结性能。
4.2.3 表面涂层法
表面涂层法是在芳纶纤维表面涂上柔性树脂，然后与树脂基体复合，有利于芳纶纤维与基体形成良好的粘合界面.该涂层可以钝化裂纹的扩展，增大纤维的拔出长度，从而增加材料的抗破坏能力。
1998年，西安交通大学宋月贤等[15]用不含有机溶剂的水溶液高活性改性环氧树脂(CSJR-2)活化液和预缩合间苯二酚-甲醛树脂(SJR-1)配制的RFL浸渍液处理芳纶帘线，获得了令人满意的黏合活化效果.此活性剂不含有机溶剂，工艺简单，可以避免纤维表面未固化的环氧树脂对人体的侵害。
4.2.4化学改性
化学改性主要包括有表面接枝、表面刻蚀、偶联剂等方法。
4.2.5 表面刻蚀改性
表面刻蚀技术是通过化学试剂处理芳纶，引起纤维表面的酰胺键水解，从而破坏纤维表面的结晶状态，使纤维表面粗化.人们常用酰氯类(甲基丙烯酰氯等)、酸碱类(乙酸酐等)等化学刻蚀剂来处理芳纶。
1989年，希腊Andreopoulos等[16]，以及1997年，希腊Tarantili采用甲基丙烯酰氯的CCl4溶液对芳纶进行了处理，一方面，表面粗糙度增加，增大了纤维与基体的啮合，同时除去了弱界面层，增加纤维/基体间的接触面积;另一方面提高了纤维的表面能，使树脂更有效地润湿纤维，因而使改性后的芳纶/环氧复合材料韧性提高8%。
1999年，新加坡Yue[17]采用乙酸酐刻蚀芳纶表面也使界面剪切强度从38 MPa提高到63 MPa，提高了60%，这主要是乙酸酐的作用使纤维表面氧含量增大，从而增大了纤维与基体表面的润湿与结合。
王杨等[18]采用不同浓度的磷酸对芳纶纤维进行处理,酸性物质具有较强的表面氧化和表面刻蚀的能力,当浓度达到20%时,复合材料的界面性能最佳,其层间剪切强度和界面粘结强度分别达到62MPa和60.8MPa,高于未处理纤维的复合材料。
4.2.6表面接枝
在芳纶表面进行接枝改性是化学改性方法中研究最多的方法之一。据接枝官能团位置的不同,大致可分为:苯环上的接枝反应和取代芳纶表层分子中酰胺键上氢的接枝反应。
Ou[19]等采用氯丙烯和3-氯丙基三甲氧基硅烷在Kevlar纤维表面接枝改性，研究表明接枝改性改善了Kevlar纤维与高密度聚乙烯间的相容性，提高了Kevlar纤维/木粉/高密度聚乙烯复合材料的综合力学性能。
B.J.Briscoe等[20]采用无水反应路线,成功将丙二醇、烷基、环氧基及三甲基硅烷等基团接枝到芳纶纤维表面,表面接枝后的芳纶纤维与树脂间的接触角、纤维与水及二碘甲烷的粘附作用都明显降低。
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纤维增强复合材料由增强纤维和基体组成。纤维(或晶须)的直径很小，一般在l0μm以下，缺陷较少又小，断裂应变不大于百分之三，是脆性材料，容易损伤、断裂和受到腐蚀。基体相对于纤维来说，强度和模量要低得多，但可经受较大的应变，往往具有粘弹性和弹塑性，是韧性材料。 纤维增强复合材料，由纤维的长短可分为短纤维增强复合材料、长纤维复合材料和杂乱短纤维增强复合材料。纤维增强复合材料由于纤维和基体的不同，品种很多，如碳纤维增强环氧、硼纤维增强环氧、Kevlar纤维增强环氧、Kevlar 纤维增强橡胶、玻璃纤维增强塑料、硼纤维增强铝、石墨纤维增强铝、碳纤维增强陶瓷、碳纤维增强碳和玻璃纤维增强水泥等。（1新型纺织材料及应用宗亚宁主编中国纺织出版社） 纤维增强复合材料的性能体现在以下方面： 比强度高比刚度大，成型工艺好，材料性能可以设计，抗疲劳性能好。破损安全性能好。多数增强纤维拉伸时的断裂应变很小、叠层复合材料的层间剪切强度和层间拉伸强度很低、影响复合材料性能的因素很多，会引起复合材料性能的较大变化、用硼纤维、碳纤维和碳化硅纤维等高性能纤维制成的树脂基复合材料，虽然某些性能很好，但价格昂贵、纤维增强复合材料与传统的金属材料相比，具有较高的强度和模量，较低的密度、纤维增强复合材料还具有独特的高阻尼性能，因而能较好地吸收振动能量，同时减少对相邻结构件的影响。 从本世纪40年代起，复合材料的发展已经历了整整半个世纪。随着技术的提高，应用领域已从航空航天和国防军工扩展到建筑与土木工程、陆上交通运输、船舶和近海工程、化工防腐、电气与电子、体育与娱乐用品、医疗器械与仿生制品以及家庭与办公用品等等各部门。复合材料在建筑上可作为结构材料、装饰材料、功能材料以及用来制造各种卫生洁具和水箱等。 纤维增强复合材料由增强材料和基体材料构成，每部分都有各自的作用，影响复合材料的性能。 作为增强材料的纤维是组成复合材料的主要成分。在纤维增强复合材料中占有相当的体积分数，同时是结构复合材料承受载荷的主要部分。增强纤维的类型、数量和取向对纤维增强复合材料的性能十分重要，它主要影响以下的方面：（1）密度；
２００７年第２９卷第１期中国麻业科学ＰＬＡＮＴＦＩＢＥＲＳＣＩＥＮＣＥＳＩＮＣＨＩＮＡ４５文章编号：１６７３—７６３６（２００７）０１—００４５—０４ 天然纤维非织造物增强复合材料概述 兰红艳，靳向煜 （东华大学非织造材料与工程系，上海．２０００５１） 摘要：本文阐述了天然纤维复合材料的现状及发展趋势，说明了麻纤维在复合材料应用领域有着广阔的发展前景。 关键词：天然纤维；非织造；增强；复合材料 中图分类号：ＴＳｌ０２．２＋２文献标志码：Ｂ １天然纤维增强复合材料简介 材料是国民经济和社会发展的基础和先导，与能源、信息并列为现代高科技的三大支柱。随着世界经济的快速发展和人类生活水平的提高，以及健康意识和消费意识的增强与成熟，人们对材料及其产品的需求日益增长，且越来越认识到环境问题的重要性，环境材料已成为国际高科技新材料研究中的一个新领域。各国在研究具有净化环境、防止污染、替代有害物质、减少废弃物、资源再利用等方面做了大量工作，并取得了重大进展¨１。目前，各个行业都致力于传统材料向环境材料的过渡或转型，绿色工程已经以其不可阻挡之势迅猛发展起来。在环境材料中，天然纤维以其资源丰富、可再生且能自然降解的优势占据了重要地位，并且扮演越来越重要的角色。 复合材料是适应现代科学技术发展而涌现出的具有强大生命力的材料，它由两种或两种以上性质不同的材料，通过各种工艺组合而成。复合材料的各个组成材料在性能上起协同作用，得到单一材料无法比拟的综合性能。它具有刚度大、强度高、质量轻等特点，可根据使用条件进行设计与制造，以满足各种特殊用途，从而极大地提高了工程结构的性能陋】。天然纤维复合材料由天然纤维和基体组成。纤维作为增强体分散在基体中，起最主要的承载作用。目前已经把麻、竹纤维大量用作木材、玻璃纤维的替代品来增强聚合物基体，与合成纤维相比，天然纤维具有价廉质轻、比强度和比模量高等优良特性，最为关键的是天然纤维属可再生资源，可自然降解，不会对环境构成负担。以天然纤维为增强体的复合材料同样具有优良的性能，随着技术的提高，应用领域已从航空航天和国防军工扩展到建筑与土木工程、陆上交通运输、船舶和近海工程、化工防腐、电气与电子、体育与娱乐用品、医疗器械与仿生制品以及家庭办公用品等各个部ｆ－ｊｂ】。 在众多的天然纤维中麻类纤维的强度最好，而且麻类植物易种植，收获期短，产量高。尤其在石油资源日益短缺、木材资源日益受到保护的２１世纪，麻类纤维的优良特性正好满足人们追求自然、绿色、环保的要求。麻纤维与玻璃纤维、碳纤维相比具有以下特点：①单纤维粗细不均匀，支数和纤维根数在长度方向上不确定；②纤维有很多支叉；③纤维是亲水性的，自然状态下吸收大量水分。用天然植物纤维作为复合材料的增强体，首先需要解决的是亲水性强的纤维与亲油性强的基体之间的匹配问题；其次是天然纤维如何在基体中均匀分散的问题。近几年来，把天然纤维作为复合材料增强体使用的研究主要集中在以下几个方面；①纤维的表面处理机理和处理工艺的研究；②与天然纤维匹配的基体树脂的研究；③天然纤维增强体的制备方法和工艺研究；④天然纤维复合材料成型工艺的研究。其中，麻纤维的表面改性和增强体的制备是其中较为基础的两个环节Ｈ】。 麻纤维非织造布结构中，纤维束缠结，而且彼此之间存在较大的摩擦力．通过针刺工艺可以 收稿日期：２００６—０９—２０ 作者简介：兰红艳（１９７７一）．女。在读硕士研究生。
2、FRP复合材料在结构加固工程中应用领域 2.1民用建筑、桥梁及工业厂房 FRP复合材料因其优异的力学性能，在民用建筑及工业厂房的加固中应用很多，主要有：①梁加固。加固的作用包括抗弯和抗剪。在进行抗弯加固时，FRP复合材料的纤维方向与梁的轴向一致，一般贴在梁的受拉侧，已提高梁的承载能力。据有关试验得出，只要该梁不是超筋梁，贴一层AK-60可以提高承载力30%左右，贴两层可以提高40%左右；在进行抗剪加固时，FRP复合材料的纤维方向与梁的轴向垂直； ②板加固。一般对于板的加固净空要求比较高，而且加固后不影响其外观，所以用厚度很薄且柔软的FRP复合材料进行加固是一种理想的选择；③柱加固。芳纶纤维布、玻璃纤维布是比较理想的柱加固材料。因为它们的弹模小，相对于碳纤维（弹模235Gpa），其延性较好；并且，在进行棱角打磨时一般只需要10mm左右，一般不需打磨，而碳纤维则需要30mm左右，若采用芳纶纤维就可以节约很多工时。2.2地铁、隧道 因地铁和隧道是一种在地下工作的结构，所以它的受力与地面结构是不一样的。在洞顶和洞侧，它都有土压力的作用，而且也有净空的要求，所以进行裂缝修补时，传统的加固方法不可行，而用芳纶纤维布（不导电）进行加固维修就可以满足它的各方面要求，因为在地铁或隧道的拱顶或侧壁的裂缝一般是多向且不规则的，这就要求修复材料必须具有良好的抗剪性能，而且还是一种不导电的材料，所以芳纶布在隧道地铁工程中是一种最佳的选择。 2.3烟囱、水塔 由于烟囱水塔这样向高空发展的结构，加固维修特别困难，传统加固方法（如扩大截面法、粘钢法）基本上很难解决这样的问题，而采用轻质高强、耐腐蚀、耐久性能都很好的复合材料（尤其是芳纶纤维）进行加固，就是一种很好的方法。 3、几种加固方法的比较
复合材料的发展和应用 复合材料的发展和应用 具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候 论文格式论文范文毕业论文 全球复合发展概况复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电气、、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。另外，纳米技术逐渐引起人们的关注，纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料，可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变，从而使之具有新的性能，在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时，大大提高了材料的综合性能。树脂基复合材料的增强材料树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。 1、玻璃纤维目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高，因此增长率也比较快，年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面，近年来民用产品也有广泛应用，如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道
的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维，是比较理想的耐热防火材料，用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件，大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止，我国已经实用化的高性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中，只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平，且拥有自主知识产权，形成了小规模的产业，现阶段年产可达500吨。 2、碳纤维 3、芳纶纤维 20世纪80年代以来，荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场，年增长速度也达到20%左右。芳纶纤维比强度、比模量较高，因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件（如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等）、舰船（如航空母舰、核潜艇、游艇、救生艇等）、汽车（如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等）以及耐热运输带、体育运动器材等。 4、超高分子量聚乙烯纤维超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一，尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性，许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩，大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力。除在军事领域，在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。 5、热固性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料是20世纪80年代发展起来的，主要有长纤维增强粒料、连
?综 述? 纤维增强复合材料嵌入式加固技术 3 岳清瑞 李庆伟 杨勇新 (国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心 北京 100088) 摘 要:纤维增强复合材料嵌入式加固方法近几年来在国外得到了广泛的研究与应用。介绍了此项技术的研究、应用状况,并详细阐述了嵌入式加固方法的特点、施工方法以及施工中需要注意的问题。嵌入式加固方法施工方便快捷、防火性能好、能防止人为或环境因素的破坏,是一种有效的加固方法,值得在我国进行研究、推广和应用。 关键词:纤维增强复合材料 嵌入式(NS M ) 加固 结构 施工步骤 工程应用 TECHNIQUE OF STRUCTURES STRENGTHENE D WITH NEAR SURFACE MOUNTE D FRP Y ue Qingrui Li Qing wei Y ang Y ongxin (National Engineering Research Center of Industrial Building Diagnosis and Rehabilitation Beijing 100088)Abstract :T echnique of structures strengthened with near surface m ounted (NS M )FRP has been studied and applied widely in abroad recent years.This paper introduces the research and applications of this technology ,discusses the characters of this technique ,construction process ,and s ome problems that merit attention in field application.NS M method is convenient and can prevent structures from fire or destruction of other factors.NS M method is effective and w orthy of being researched and applied in our country. K eyw ords :FRP near surface m ounted (NS M ) strengthening structures construction process field application 3国家863计划项目(编号2001AA336010)、2003年科研院所技术开发研究专项资金项目(编号2003EG 213003)资助。 第一作者:岳清瑞 男 1962年1月出生 教授级高级工程师收稿日期:2003-09-20 我国有大量的建筑物因种种原因需要维修加固,因此,探寻更为有效的加固方法成为土木工程界 的研究热点。近几年来,嵌入式(Near Surface M ount 2ed ,简称NS M )加固方法在国外得到了广泛的研究和 应用。所谓嵌入式加固方法是将加固材料放入结构表面预先开好的槽中,并向槽中注入粘结材料使之形成整体,以此来改善结构性能的方法。在20世纪40年代末瑞典的Asplund [1] 曾用此项技术加固瑞典 一座桥梁。他把钢筋置于在混凝土结构表面所开的槽中,在槽中灌入水泥浆,然后用喷浆混凝土覆盖进行表面处理。然而,由于水泥浆的粘结性能不是很好,所以加固部分与原结构的粘结效果不太好,从而影响了加固效果。正是由于材料的限制,使得这项技术在当时没有推广。随着材料产业日新月异的发展,新型材料不断出现,嵌入式方法也逐渐发展起来。20世纪60年代,研究人员开始在槽中注入环氧树脂来粘结钢筋,然而钢筋的易锈蚀性使得表面需要较厚的保护层 [2] 。当FRP 材料出现后,嵌入式 加固方法才真正显示出了其优良的加固效果。研究 人员开始采用FRP 筋或板带代替钢筋应用于嵌入式加固方法中,与钢筋相比,其优势不言自明:FRP 材料轻质高强,施工方便,省时省力;耐腐蚀,不象钢筋那样需要较厚的保护层;形状、规格可以根据实际工程的要求定做。 嵌入式加固方法近年来在国外工程中得到较多的应用,尤其是在混凝土结构加固工程中的应用尤其广泛。Hakan Nordin [2] 于1999年秋天用嵌入式方法加固了瑞典一座桥梁的桥板,材料为CFRP 板带(规格为35mm ×5mm ),工程开槽尺寸为40mm ×8mm ,加固效果令人十分满意。Alkhrdaji [3] 等人在 1998年对美国正在使用中的J -857桥梁进行加固, 其中有3块混凝土实心板是用嵌入式方法加固,应用CFRP 砂磨筋,直径约11mm ,开槽的尺寸为:长约6m ,宽约14mm ,深约19mm 。施工完毕后,经试验测 1 Industrial C onstruction V ol 134,N o 14,2004 工业建筑 2004年第34卷第4期
高性能增强材料——芳纶纤维 安源 摘要: 芳族聚酰胺纤维由美国杜邦公司于20世纪60年代首先开发并最早实现工业化生产。该产品可以用做增强材料。介绍芳族聚酰胺纤维的发展、性能、制备及其应用。 关键词：芳纶；性能；制备；应用 1 概述 增强材料就像树木中的纤维，混凝土中的钢筋一样，是复合材料的重要组成部分，并起到非常重要的作用。它不仅能使材料显示出较高的抗张强度和刚度，而且能减少收缩，提高热变形温度和低温冲击强度等。复合材料的性能在很大程度上取决于纤维的性能、含量及使用状态。例如在纤维增强复合材料中，纤维是承受载荷的组元，纤维的力学性能决定了复合材料的性能。 芳纶是芳族聚酰胺纤维的通称,主要分为聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维(芳纶1414)和聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)纤维(芳纶1313)。美国杜邦公司于20世纪60年代首先开发出芳纶1313和芳纶1414 ,并最早实现工业化生产(商品名分别为Nomex和Kevlar)。1987年推出了KevlarHT、Kevlar68和Kevlar149。1986年荷兰阿克苏(Akzo)公司生产出Twaron纤维; 1987年日本帝人公司生产出Technora纤维。而中国于1972年开始进行芳纶的研制工作,并于1981年通过芳纶14的践定,1985年又通过芳纶1414的鉴定,它们分别相当于美国杜邦公司的Kevlar29和Kevlar49。 2 全球芳纶纤维的发展概况 全球芳纶纤维产能主要集中在日本、美国和欧洲，生产芳纶纤维的公司也较为集中，目前全球从事芳纶纤维生产的厂家主要有５个：美国杜邦公司（Kevlar）、日本帝人公司（Twaron、Technora）、俄罗斯卡明斯克化纤股份公司（SVM、Apmoc、Rusar）和特威尔化纤股份公司（SVM、Apmoc）、韩国科隆公司（Kolon），其他国家或公司仅有少量生产。 2009年，全球芳纶纤维生产能力约9.51万t／a，其中对位芳纶纤维产能约6.61万t／ａ，杜邦和帝人二家公司产能合计6.15万t／ａ，占对位芳纶纤维产能的93%；间位芳纶纤维的产能约为2.9万t／ａ，主要的生产公司仍为杜邦公司，产能为全球总产能的75%以上。预测到2015年全球对位芳纶纤维产能可达11.0万t／ａ，问位芳纶的产能为5.2万t／ａ。 2009年全球芳纶纤维的消费量约为7.5万t，其中对位芳纶纤维5.2万t，间位芳纶纤维2.3万t。芳纶纤维的消费区域主要也集中在美国、欧洲和日本。欧洲是世界芳纶纤维的最大消费市场，其消费量占全球总消费量的48%，约为3.6万t；美国消费量占全球36，约2.7万t；日本消费量约占全球11%，约0.8万t；其他地区约0.4万t。随着生产技术的发展以及生产成本的逐步降低，芳纶纤维的消费领域已经逐步从应用于军工和航天领域的特殊材料，发展成为在工业和民用领域有着广泛应用的高性能材料。 3 我国芳纶纤维的基本概况
附录A纤维增强复合材料筋蠕变性能试验方法 A.1.1 1 范围 本试验方法适用于测定结构用纤维增强复合材料筋的蠕变性能，包括应变-时间关系，荷载水平-蠕变断裂时间曲线和蠕变断裂应力。 A.1.2 2 仪器 A.1.3 2.1 试验机 蠕变试验机或试验装置，应满足以下要求： ——试样的最大拉伸荷载应在试验机加载能力的15%-85%之间。 ——试验机夹具之间的最小长度应符合试件的基本要求。 ——能够提供稳定的恒定荷载。 A.1.4 2.2 应变测试装置 用于测量筋材伸长的引伸计或应变片应该能够记录在计测范围内的所有变化。 A.1.5 2.3 数据采集系统 系统应能以最小速率为每秒记录两次连续记录荷载、应变和位移。荷载、应变和位移的分辨率分别应不大于100N、10×10-6和0.001mm。 A.1.6 3 试件制备 A.1.7 3.1 试件选择 蠕变试验每组3个试件，其他试件选择要求与拉伸试验一致。 A.1.8 3.2 原始标距的标记和测量 引伸计或应变片应安装在试件的中部，距锚固端至少8倍试件计算直径。 A.1.9 4 试验条件 试验条件与拉伸试验一致。 A.1.10 5 试验方法 蠕变试验的开始时间以试验荷载达到既定蠕变试验恒定荷载的时刻计算。蠕变试验荷载应取试件极限荷载的0.2到0.8倍，在荷载达到既定荷载前发生破坏的试件为无效时间，若连续3个试件出现该情况，则应考虑降低恒定荷载。为了最终形成蠕变断裂应力预测曲线，蠕变断裂试验应至少包含3种不同的恒定荷载水平的试验组，蠕变断裂时间应分布在1～10小时，10～100小时和100～1000小时，且应包含至少1个在1000h内不发生破坏的试验组。
天然纤维增强复合材料吸声性能研究 A coustical Studies of N atural Fiber Reinforced Com posites 罗业,李岩 (同济大学航空航天与力学学院,上海200092) LU O Ye,LI Yan (School of Aerospace Eng ineer ing and Applied M echanics, T ongji U niv ersity,Shang hai200092,China) 摘要:采用热压成型法制备天然纤维增强复合材料层合板和蜂窝夹芯结构,利用双传声器阻抗管进行吸声性能测试,并与合成纤维增强复合材料层合板和蜂窝夹芯结构进行对比。结果表明:与合成纤维增强复合材料层合板相比,天然纤维增强复合材料层合板虽然具有更优异的吸声性能,但是仍不能满足吸声材料的要求,需通过材料设计进一步提高这种材料的吸声性能。而天然纤维增强蜂窝夹芯结构具有优异的吸声性能,吸声系数峰值高达014,可以被用作吸声材料。 关键词:天然纤维;吸声系数;表面阻抗;阻抗匹配 中图分类号:T B332文献标识码:A文章编号:1001-4381(2010)04-0051-04 Abstract:T he natur al fiber reinforced co mposite lam inates and ho neycomb sandw ich str uctures w ere prepared by hot press.Acoustic properties w er e tested w ith the aid of tw o-micropho ne impedance tube and co mpared w ith synthetic fiber reinforced co mposite counterparts.T he results show ed that natural fiber reinforced composites laminates had better acoustic pr operties than their synthetic counterparts, but still failed to reach the requir em ents as acoustic mater ials.Proper materials desig n is needed to further improve the aco ustic pro perties of natur al fiber r einfor ced composite laminates.While,natural fiber based honeycomb sandw ich str uctures had go od acoustical pro perties,w ith its peak sound absorp-tion coefficient appr oaching0.4,and thus co uld be used as acoustic materials. Key words:natur al fiber;sound absor ption coefficient;surface impedance;impedance matching 噪声污染已成为当代世界性的问题,同水污染和大气污染一起被列为全球三大污染[1]。随着工业、农业、交通运输业的发展,噪声污染日趋严重,已经成为越来越严重的社会问题。而噪声对人们的休息、学习和工作的影响以及对身心健康的危害,日益为人们所认识和关注。为此,各行各业在住宅、学校、工厂、交通工具以及城市环境等方面都建立起噪声的限制标准,而噪声控制技术也随之得到了飞速的发展。 噪声的控制分为三种途径[2]:在声源处降低噪声幅值;在声波传播途径中阻隔、吸收声能;在声音接收点采取保护措施,减少噪声影响。而实际应用中,最有效的噪声控制就是通过吸声材料来达到降噪的效果。 天然纤维由于比强度高、比模量高、价格低廉、可回收、可降解、可再生、绿色环保等特性而作为增强体在复合材料中得到广泛应用[3]。其织物、非织造布作为吸声材料也备受科学家和研究者的青睐[4-8],M ul-l er和Krobjlow ski通过Alpha-cabin和双传声器阻抗管研究了棉制绒头织物的吸声性能,发现了其优良的吸声性能[4];Parikh等[5]发现天然纤维针织毡能够有效降低汽车内噪音;张辉等[8]选用大麻、涤纶和棉纱线织造了不同规格的织物,分析了织物紧度、组织和化学试剂对大麻织物吸声系数的影响。而对于天然纤维增强复合材料的吸声性能却报道较少。 本工作着眼于绿色环保吸声材料的研制,以天然纤维增强复合材料层合板和蜂窝夹芯结构为对象,研究了其吸声性能,并和传统的合成纤维增强复合材料层合板和蜂窝夹芯结构进行比较,分析了其在吸声降噪领域的应用前景。 1实验 1.1实验材料 选用江西井竹麻业有限公司生产的平纹编织苎麻布,浙江宏成纺织整理有限公司生产的平纹编织黄麻布,常州天马集团公司生产的平纹编织玻璃纤维布以及上海怡昌碳纤维材料有限公司生产的平纹编织炭纤
绵阳职业技术学院 材料系 先进复合材料成型工艺 芳纶纤维增强的先进复合材料制品
目录 1 芳纶纤维增强的先进复合材料的应用 (1) 1.1 概况 (1) 1.2 芳纶品种及性能 (1) 1.3 芳纶纤维产品形态及复合材料的成型方法 (3) 1.4 芳纶纤维复合材料的应用 (3) 2 原材料 (5) 2.1 聚氨酯树脂 (5) 2.2 芳纶纤维 (7) 3 制作工艺 (8) 3.1成形方法的选择 (8) 3.2 芳纶1313 (10) 4 修补及性能检测 (10) 4.1 缺陷 (10) 4.2 芳纶表面改性 (10) 5 参考文献 (13)
先进复合材料成型工艺 芳纶纤维增强的先进复合材料制品 1 芳纶纤维增强的先进复合材料的应用 1.1 概况 目前,先进复合材料的增强材料主要是S高强玻璃纤维非碳纤维和芳纶纤维。前两者介绍文章较多,本文主要针对芳纶复合材料及应用情况作概括介绍。 芳纶纤维是芳香族聚酰胺类纤维的通称。它是一种强度高、模量高、低密度、耐折、耐磨性好的人工合成的有机纤维。据了解,现在美国、荷兰、日本、德国、法国和俄罗斯等国都在开发芳纶纤维。我国也进行了这方面研制并取得了一定成绩。 美国杜邦公司开发的芳纷纤维,商品名“凯芙拉”(K velar)有多种规格出售,年产量已达2t。荷兰阿克苏(AKZO)公司研制的芳纶纤维,商品名“特瓦纶”(Twaron),年产量在5000t以上。日本帝人公司开发的共聚芳纶纤维,商品名“太库诺拉”,年产量为500t以上。德国赫斯特公司(HOECHST)生产芳纶纤维年产量为150t。我国1981年研制成功芳纶I,1985年研制成功芳纶Ⅱ,1994年北京燕山石化公司研究院研制成功溶致液晶全芳香族聚酰胺(PPTA),通过专家鉴定,为今后中石、工业化生产开辟了途径。 在世界范围内,芳纶纤维正以年增长率20%左右的速度发展,并从单一军用向民用转移。芳纶纤维用于汽车及防护用品方面占68%,用于造船业达21%,其余为航空、航天及军用。 1.2 芳纶品种及性能 芳纶纤维,因选择原料的不同及合成工艺不同,又可分为间位芳香族聚酰胺纤维,商品名为“欧梅克斯”(Nomex)对位芳香族聚酰胺纤维,商品名“凯芙拉”（Kevlar)和芳香族聚酰胺共聚纤维,商品名“太库诺拉”等。表1将具有代表性的“凯芙拉”纤维和我国研制的芳纶I、芳纶Ⅱ主要性能列出,同时与S高强玻璃纤维及碳纤维进行比较。 从表1中可以发现芳纶纤维密度最小,拉伸强度与S2玻璃纤维和碳纤维接近,拉伸模量居中。此外,芳纶纤维的热稳定性好,可在180℃下长期使用,短期可耐300℃,对强度无大的影响。在-170℃下也不会变脆,仍保持其性能。芳纶纤维的力学性能在有机纤维中是非常突出的，与无机纤维比也不逊色，芳纶纤维除强酸、强碱外,几乎不受有机溶剂、油类影响。但芳纶纤维对紫外线敏感, 若长期暴露在阳光下，其强度会有很大的损失，因此,在使用中应加保护层。 1
第37卷第3期上海师范大学学报(自然科学版)Vol.37,N o.3 2008年6月J ou rnal of ShanghaiNor m alUn i versity(Natural S ci en ces)2008,J un 碳纤维及其复合材料的发展及应用 上官倩芡,蔡泖华 (上海师范大学机械与电子工程学院,上海201418) 摘要:叙述了碳纤维的结构形态、分类以及在力学、物理、化学方面的性能,介绍了碳纤维增强复合材料的特性,着重阐述了碳纤维增强树脂基复合材料中基体的分类、选择和应用,指出了碳纤维及其复合材料进一步发展的趋势. 关键词:碳纤维;复合材料 中图分类号:O636文献标识码:A文章编号:1000-5137(2008)03-0275-05 碳纤维作为一种高性能纤维,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐射、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能.此外,还具有纤维的柔曲性和可编性[1~3].碳纤维既可用作结构材料承载负荷,又可作为功能材料发挥作用.因此碳纤维及其复合材料近几年发展十分迅速.本文作者就碳纤维的特性、分类及其在复合材料领域的应用等内容进行介绍. 1碳纤维特性、结构及分类 碳纤维是纤维状的碳材料,由有机纤维原丝在1000e以上的高温下碳化形成,且含碳量在90%以上的高性能纤维材料.碳纤维主要具备以下特性:1密度小、质量轻,碳纤维的密度为1.5~2g/c m3,相当于钢密度的1/4、铝合金密度的1/2;o强度、弹性模量高,其强度比钢大4~5倍,弹性回复为100%;?热膨胀系数小,导热率随温度升高而下降,耐骤冷、急热,即使从几千摄氏度的高温突然降到常温也不会炸裂;?摩擦系数小,并具有润滑性;?导电性好,25e时高模量碳纤维的比电阻为775L8/c m,高强度碳纤维则为1500L8/c m;?耐高温和低温性好,在3000e非氧化气氛下不熔化、不软化,在液氮温度下依旧很柔软,也不脆化;?耐酸性好,对酸呈惰性,能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀[4~7].除此之外,碳纤维还具有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性. 碳纤维的结构取决于原丝结构和碳化工艺,但无论用哪种材料,碳纤维中碳原子平面总是沿纤维轴平行取向.用X-射线、电子衍射和电子显微镜研究发现,真实的碳纤维结构并不是理想的石墨点阵结构,而是属于乱层石墨结构[8],如图1所示.构成此结构的基元是六角形碳原子的层晶格,由层晶格组成层平面.在层平面内的碳原子以强的共价键相连,其键长为0.1421n m;在层平面之间则由弱的范德华力相连,层间距在0.3360~0.3440n m之间;层与层之间碳原子没有规则的固定位置,因而层片边缘参差不齐.处于石墨层片边缘的碳原子和层面内部结构完整的基础碳原子不同.层面内部的基础碳原子所受的引力是对称的,键能高,反应活性低;处于表面边缘处的碳原子受力不对称,具有不成对电子,活性 收稿日期:2008-01-04 基金项目:上海市教委科研基金项目(06D Z034). 作者简介:上官倩芡(1974-),女,上海师范大学机械与电子工程学院副教授.
纤维增强复合材料（FRP）在工程结构加固中的应用 肖萍 （福建信息职业技术学院福州，350019） 摘要：介绍FRP这种新型高性能复合材料的种类、性能特点及对钢筋混凝土构件的加固方式，并 介绍了FRP复合材料在土木工程不同领域的应用发展，展望了FRP复合材料在今后土木工程领域的广 阔发展前景。 关键词： FRP 复合材料；材料性能；钢筋混凝土构；修复加固 随着社会科学技术的进步，土木工程结构学科的发展，在很大程度上得益于性质优异的新材料、新技术的应用和发展，而纤维增强复合材料（fiber reinforced polymer 简称FRP）以其优异的力学性能及适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、轻质发展的需求，正被越来越广泛地应用于桥梁工程、各类民用建筑、海洋工程、地下工程中，受到结构工程界广泛关注。 1 FRP复合材料的种类 FRP复合材料是由纤维材料与基体材料按一定地比例混合，经过特别的模具挤压、拉拔而形成的高性能型材料。目前工程结构中常用的FRP主材主要有碳纤维（CGRP）、玻璃纤维（GFRP）、及芳纶纤维（AFRP），这些材料性能如表1所示，其材料形式主要有片材（纤维布和板）、棒材（筋材和索材）及型材（格栅型、工字型、蜂窝型等）。 1.1 在FRP片材中，纤维布是目前应用最为广泛的形式，它由连续的长纤维编织而成，通常是单向纤维布，使用前布浸润树脂，在采用FRP布加固时布的形状可以根据被加固结构的外形随意调整，加上它本身没有刚度，运输方便，较适用于梁与柱的抗剪、抗弯加固，柱与节点的抗震加固。但由于FRP布的厚度较薄，需多层粘贴才能满足要求，所以施工工艺较繁杂，操作较为困难。而FRP板则可以承受纤维方向上的拉和压，所以FRP板较适用于梁板柱的抗弯加固和抗剪加固。1.2 在FRP棒材中，FRP筋是采用单向成型工艺，将单向长纤维与树脂混合为棒材；而FRP索是将连续的长纤维单向编织，再用少量树脂浸润固化或不用树脂固化而制成的索状FRP制品。FRP 筋和FRP索可以在钢筋混凝土代替钢筋和预应力筋，特别是FRP筋用作预应力筋时，它的高强度、低弹性模量和抗腐蚀性对结构都十分有力。同时它们还可用于大跨度支撑结构、张拉结构和悬挑结构，且一般可节约劳动力和大量后期的维护费用。但工程造价一般高于采用钢筋的方案。 1.3 在FRP型材中，FRP格栅型材可代替钢筋网或钢筋笼，直接用作结构中作为楼面或夹心板等构件，同时FRP其他型材也可用于管道、桩基等尺寸较大或形状复杂的结构构件中。 2 FRP复合材料的基本力学性能和特点： 2.1 抗拉强度高，FRP的抗拉强度均明显高于钢筋，与高强钢丝抗拉强度差不多，一般是钢筋的两倍甚至达十倍。但FRP材料在达到抗拉强度前，几乎没有塑性变形产生，受拉时应力－应变呈线弹性上升直至脆断，因此FRP复合材料在与混凝土结构共同作用的过程中，往往不是由于FRP 材料被拉断破坏，而是由于FRP－混凝土界面强度不足导致混凝土结构界面被剥离破坏，所以，FRP－混凝土界面粘结性能问题成为今后工程应用的一个重点和难点。 2.2 FRP复合材料热膨胀系数与混凝土相近，这样当环境温度发生变化时，FRP与混凝土协调工作，两者间不会产生大的温度应力。 2.3 与钢材相比，大部分FRP产品弹性模量小。约为普通钢筋的25％～75％。因此，FRP结构的设计通常由变形控制。 2.4 FRP的抗剪强度低，其强度仅为抗拉强度的5％～20％，这使得FRP构件在连接过程中需要研制专门的锚具、夹具。也使得FRP构件的适度成为研究突出的问题。
碳纤维增强复合材料概述 摘要：本文对碳纤维增强复合材料进行了介绍，详细介绍了其优点和应用。并对碳纤维复合材料存在的问题提出建议。 关键字：碳纤维，复合材料，应用 Abstract: In this paper, the carbon fiber reinforced composite materials are introduced, its advantages and application was introduced in detail. And puts forward Suggestions on the problems existing in the carbon fiber composite materials. Key words: carbon fiber, composite materials, applications 1.碳纤维增强复合材料介绍 复合材料是将两种或两种以上不同品质的材料通过专门的成型工艺和制造方法复合而成的一种高性能新材料，按使用要求可分为结构复合材料和功能复合材料，到目前为止，主要的发展方向是结构复合材料，但现在也正在发展集结构和功能一体化的复合材料。通常将组成复合材料的材料或原材料称之为组分材料（constituent materials），它们可以是金属陶瓷或高聚物材料。对结构复合材料而言，组分材料包括基体和增强体，基体是复合材料中的连续相，其作用是将增强体固结在一起并在增强体之间传递载荷；增强体是复合材料中承载的主体，包括纤维、颗粒、晶须或片状物等的增强体，其中纤维可分为连续纤维、长纤维和短切纤维，按纤维材料又可分为金属纤维、陶瓷纤维和聚合物纤维，而目前用得最多的和最重要的是碳纤维[1]。 碳纤维是一种直径极细的连续细丝材料，直径范围在6～8 μm 内，是近几十年发展起来的一种新型材料。目前用在复合材料中的碳纤维主要有两大类：聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维，分别用聚丙烯腈原丝（称之为前驱体）、沥青原丝通过专门而又复杂的碳化工艺制备而得。通过碳化工艺，使纤维中的氢、
复合材料的发展及应用 随着科学技术迅速发展，特别是尖端科学技术的突飞猛进，对材料性能提出越来越高,越来越严和越来越多的要求。在许多方面，传统的单一材料已不能满足实际需要。这时候复合材料就出现在了这百家争鸣的舞台上。 基本概论 复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。此定义来自ISO。在复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。从上述定义中可以看出，复合材料是两个或多个连续相与一个或多个分散相在连续相中的复合，复合后的产物为固体时才称为复合材料。所以我们可根据增强材料与基体材料的名称来给复合材料命名，增强基体复合材料。如：玻璃钎维环氧树脂复合材料，可写作玻璃/环氧复合材 料。 分类与性能 按增强材料形态分类可分为（1）连续纤维复合材料；（2）短纤维复合材料；（3）粒状填料复合材料；（4）编织复合材料。按增强纤维种类分类可分为（1)玻璃纤维复合材料；（2）碳纤维复合材料；（3）有机，金属，陶瓷纤维复合材料。在此篇文章中主要讨论以基体材料分类的几种复合材料。1.聚合物基复合材料——比强度，比模量大；耐疲劳性好；减震性好；过载时安全性好；具有多种功能性；
有很好的加工工艺性。2金属基复合材料——高比强度，高比模量；导热，导电性能；热膨胀系数小，尺寸稳定性好；良好的高温性能；耐磨性好；良好的疲劳性能和断裂韧性；不吸潮，不老化，气密性好。此外还有陶瓷，水泥基复合材料，都有与上类似的特点。 基体材料 一：金属材料 选择基体的原则：使用要求，组成特点，基体金属与增强物的相 容性。 结构复合材料的基体：450℃以下的轻金属基体（“铝基和镁基”用于航天飞机，人造卫星，空间站，汽车发动机零件，刹车盘等）；450-700℃的复合材料的金属基体（“钛合金”用于航天发动机）；1000℃以上的高温复合材料的金属基体（“镍基，铁基耐热合金和金属间化合物”用于燃气轮机）。 二：陶瓷材料 陶瓷是金属和非金属元素的固体化合物，其键合为共价键或离子键，与金属不同，它们不含有大量的电子。一般而言，陶瓷具有比金属更高的熔点和硬度，化学性质非常稳定，耐热性，抗老化性皆佳。常用的陶瓷基体主要包括玻璃（无机材料高温烧结），玻璃陶瓷，氧化物陶瓷（MgO，Al2O3，SiO2，莫来石等），非氧化物陶瓷（氮化物，碳化物，硼化物和硅化物等）。 三：聚合物材料
纤维增强聚丙烯复合材料及其在汽车中的应用 玻璃纤维毡增强热塑性片材（Glass Mat Reinforced Thermoplastics，简称GMT）作为先期研发应用成功的一种热塑性复合材料，曾对汽车工业采用新材料产生了积极而又深远的影响，至今仍方兴未艾。近年来，车用纤维增强聚丙烯复合材料的研究和应用又有了新的发展——自增强聚丙烯（SR-PP）和长玻纤增强聚丙烯（LGFPP）的开发应用成功使其成为汽车工业中的新宠。1 N# H* U$ H9 Z 在汽车塑料件所用塑料材料中，聚丙烯是用量最大、发展最快的塑料品种，其原因不仅是由于聚丙烯材料本身具有密度小、成本低、产量大、性价比高、化学稳定性好、易于加工成型和可回收利用等突出特点，而且还因为该种材料可通过共聚、共混、填充增强等方法得到改性，因而可适合不同的汽车零件的使用性能要求。 目前可用于汽车零部件的聚丙烯材料已有多个牌号的品种，可分别作为汽车保险杠、仪表板、方向盘、车门护板、发动机冷却风扇以及车身暖风组件等多种零部件的材料。尽管如此，为了提供高性能品种以满足高品质汽车在美观、舒适、安全、防腐以及轻量化方面提出的更高要求，人们仍然在不断地进行着聚丙烯材料的改性和应用方面的研究。自增强聚丙烯复合材料8 N" g: f: K+ E- N% T0 o/ d 自增强聚丙烯复合材料(Self-Reinforced Polypropylene Composite，简称SR-PP)是一种由高定向性的聚丙烯纤维和各向同性的聚丙烯基材组成的100%聚丙烯片材。SR-PP是继GMT之后国外最新开发应用的一种热塑性复合材料，它由英国Leads大学研制成功。2002年初，Amoco纤维有限公司在德国Gronau建立了第一条年产5000t SR-PP的生产线，其生产的产品目前主要用作车底遮护板。 自增强聚丙烯片材加工制备工艺的要素可概述为：将高模量的聚丙烯带排列起来，在适宜的温度和压力条件下，使每条带的薄层表皮熔融在一起，在冷却过程中，这种熔融的材料凝固或重结晶，从而粘合成为一个整体结构。由于生成的热压实片材由同一种聚合物材料所组成，再加上物相之间分子的连续性，使片材中纤维/基材间有着优异的粘合性。此外，由于每条定向带表面膜层的熔融效应，从而克服了GMT材料中增强玻璃纤维需要浸润处理的问题。自增强聚丙烯片材热压实制备工艺如图1所示。 国外有关专家在对自增强聚丙烯复合材料的性能进行研究后指出，SR-PP片材的刚性和强度与GMT材料很接近（弹性模量均在5GPa左右），但较GMT材料轻20%～30%。此外，与随意纤维方向排布的GMT片材和NMT（天然纤维增强聚丙烯）片材不同的是，SR-PP片材生产中使用的编织纤维结构使整个零件具有均匀一致的机械性能，可将加工零件的厚度进一步减薄20%～30%，这样就可以使成品的总重量减轻50%左右。表1列出了SR-PP、GMT和均聚PP三种材料的性能对比。
芳纶 芳纶(芳族聚酰胺纤维)可能是最知名的特种纤维，由尼龙而来，且与尼龙极其类似。芳纶中含5％直接与两个芳香环相连的酰胺键。著名的品牌，包括杜邦的Nomex和Kevl~，以及日本帝人公司与Kevl~非常相似的Twaron纤维。Kevl~的强度和模量比传统的高强尼龙纤维，分别高2倍和9倍。 Kevlar能够应用于如下领域：防弹材料、复合材料支撑物，振动延续阻滞物、轮胎增强材料，高应力作业下的机械橡胶布、高强低延伸的绳索。Nomex与Kevlar在化学组成上不同，它用异酞酰胺取代对酞酰胺，从而获得有优异耐热性的纤维，在高温条件下有优异的性能。 随着芳纶在安全和强力市场领域应用的深入，市场应用将会缓慢增加，但其量不会显著扩大，问题在于产量／价格／利润之间的相互关系。从Spandex大量上市导致价格下降的经验来看，如果纤维价格下跌20％-50％，纤维的产量将会急剧增加芳纶纤维全称为"聚对苯二甲酰对苯二胺"，英文为Aramid fiber，是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。芳纶的发现，被认为是材料界一个非常重要的历史进程。 芳纶的发明:20世纪60年代由美国杜邦（DuPont）公司成功地开发并率先产业化; 芳纶的发展: 在30多年的时间里，芳纶纤维走过了由军用战略物资向民用物资过渡的历程，价格也降低了将近一半。现在国外芳纶无论是研发水平还是规模化生产都日趋成熟。在芳纶纤维生产领域，对位芳酰胺纤维发展最快，产能主要集中在日本和美国、欧洲。如美国杜邦的Kevlar纤维，荷兰阿克苏诺贝尔（Akzo Nobel）公司（已与帝人合并）的Twaron 纤维，日本帝人公司的Technora纤维及俄罗斯的Terlon纤维等。间位芳酰胺纤维的品种有Nomex、Conex、Fenelon纤维等。美国杜邦生产的Kevlar纤维，目前就有Kevlar一49、Kevlar－29等十多个牌号，每个牌号又有数十种规格的产品。杜邦公司在去年宣布将扩大Kevlar纤维的生产能力，该扩建项目预计在今年年底完工。帝人、赫斯特等芳纶生产的知名企业也不甘示弱，纷纷扩产或联合，并积极开拓市场，希望成为这个朝阳产业的生力军 芳纶纤维在高性能纤维世界中有独特地位。它是强度很高的纤维——以相同重量为基础，是钢材强度的5倍；其另一种卓越性能是极高的比张力模量（抗拉伸）——其韧度是最常用的增强纤维E-玻璃纤维的三倍。 它具有固有的不可燃性，连续使用温度范围极宽，由﹣320。F（﹣196。C）到400。F（204℃）。可耐受超过1000°F（538℃）的材料作有限度接触。 芳纶KEVLAR是杜邦公司独一无二的aramid纤维系列的注册商标，有四种类型的产品出售——芳纶KEVLAR 29、KEVLAR129、KEVLAR 49、KEVLAR 149。 芳纶是用于增强子午线轮胎及其机械用橡胶制品，如软管、输送带及动力传送皮带而专门设计制造的品种。芳纶的工业专门用途，例如绳索、缆绳、防弹织物、涂层织物、