芳纶纤维复合材料分解

芳纶复合材料芳纶复合材料是一种具有优异性能的高分子复合材料，由芳纶纤维与树脂基体复合而成。

芳纶纤维是一种高强度、高模量、耐高温、耐化学腐蚀的合成纤维，广泛应用于航空航天、军工、汽车、船舶等领域。

芳纶复合材料以其优异的性能在各个领域得到了广泛的应用，成为了现代工程材料中的重要一员。

首先，芳纶复合材料具有优异的机械性能。

芳纶纤维本身就具有很高的强度和模量，而且在高温下仍能保持较好的性能，因此芳纶复合材料在强度、刚度和耐热性方面都表现出色。

在航空航天领域，芳纶复合材料可以用于制造飞机的结构件、发动机零部件等，能够大幅减轻飞机自重，提高飞机的载荷能力和燃油效率。

在汽车领域，芳纶复合材料可以用于制造车身结构件，提高汽车的安全性和燃油经济性。

在船舶领域，芳纶复合材料可以用于制造船体结构件，提高船舶的耐久性和航行性能。

其次，芳纶复合材料具有优异的耐腐蚀性能。

芳纶纤维具有很好的耐化学腐蚀性能，能够抵抗酸、碱、有机溶剂等腐蚀介质的侵蚀，因此芳纶复合材料在化工、海洋等领域得到了广泛的应用。

在化工领域，芳纶复合材料可以用于制造储罐、管道、泵等设备，能够保障设备长期稳定运行。

在海洋领域，芳纶复合材料可以用于制造海水处理设备、海洋平台等，能够抵抗海水的腐蚀，保障设备的使用寿命。

最后，芳纶复合材料具有优异的耐高温性能。

芳纶纤维具有很高的熔点和热变形温度，能够在高温下保持较好的性能，因此芳纶复合材料在高温领域得到了广泛的应用。

在航空航天领域，芳纶复合材料可以用于制造航天器的热屏蔽材料、发动机的隔热材料等，能够保护航天器和发动机在高温环境下的安全运行。

在电力领域，芳纶复合材料可以用于制造电力设备的绝缘材料、高温电缆等，能够保障电力设备的安全运行。

综上所述，芳纶复合材料以其优异的性能在各个领域得到了广泛的应用，对于提高产品的性能、降低产品的自重、延长产品的使用寿命都发挥着重要作用。

随着科技的不断发展，相信芳纶复合材料在未来会有更广阔的应用前景。

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。

我国芳纶纤维的生产、应用状况及存在的问题摘要：芳纶纤维是一种高强度、高模量，并具有良好的热稳定性的增强型和功能型纤维材料，多以复合材料的形式应用。

文章阐述了目前我国芳纶纤维生产发展状况，介绍了芳纶纤维在军工、航空和汽车等领域的应用状况，讨论了我国芳纶纤维存在的一些主要问题。

关键词：芳纶纤维，生产，应用芳纶纤维是一种分子构型沿轴向伸展、分子排列整齐、高结晶度、高取向度的材料，具有相对密度小、耐疲劳、耐剪切等一系列优异性能。

它具有的很高伸直平行度和取向度的分子结构决定了芳纶纤维具有高强度和高模量，并具有良好的热稳定性。

芳香族聚酰胺分为邻位、间位、对位。

邻位类无商业化价值，间位、对位的芳香族聚酰胺已商品化生产。

间位类通常指芳纶1313，其以耐热性、难燃性和耐药品性优异为特征；对位类通常指芳纶1414，其以高强力、高弹性模量和耐热性为特征。

我国于20世纪80年代初研制的两种纤维产品分别是芳纶1414[聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）]纤维和芳纶14[聚对苯甲酰胺]纤维，统称为芳纶纤维，其中以PPTA应用最为广泛。

杜邦和恩卡公司分别把PPTA注册为Kevlar和Twaron商品名[1]。

1.芳纶纤维生产发展现状1.1芳纶纤维的基本概况我国芳纶纤维的研制开发起步较晚，从20世纪80年代起，国内先后有多家企业、高校和研究所对芳纶国产化进行了深入研究，主要有晨光化工研究院、东华大学、上海合成纤维研究所、沈阳红星、广东彩艳、烟台氨纶、河南神马、航天科工六院等进行了研究开发。

目前，我国间位芳纶已攻破技术难关，产品性能稳定，基本上实现了产业化生产，国产产品在国内占有一定的市场份额，并且还有部分产品出口到国际市场。

但我国对位芳纶纤维发展较慢，一些科研院所和企业建设了中试装置，但产量较小，产品质量与国外产品也有一定差距。

对位芳纶的产能主要集中在日本、美国和欧洲。

1998年，荷兰AKZO-Nobel 公司的功能纤维部与荷兰Acordis公司合并重组，成为后者的纤维商务部。

芳纶纤维复合材料
芳纶纤维是一种材料，具有高抗撕裂性、强度及不可损伤性，它在航空航天、汽车和建筑工程等领域有着广泛的应用，可以为材料行业带来巨大的经济效益。

芳纶纤维以其独特的性能、超强的耐热性和抗冲击性得到了高度的重视，是生产高科技、精密制品的理想材料。

复合材料是将芳纶纤维和其他材料（如陶瓷、金属和塑料）结合起来，以达到优异的性能、抗污染和抗腐蚀的要求，以及更高的应用价值和技术效率的要求。

芳纶纤维复合材料由芳纶树脂和芳纶纤维构成，可以分为平板复合材料和折叠复合材料两种。

平板复合材料是在压力下将芳纶纤维层压入芳纶树脂层，其强度是经过热处理后的芳纶纤维和芳纶树脂的结合。

折叠复合材料则是将芳纶纤维片和芳纶树脂片叠层，然后经过搓、拉、压力热塑的工艺加工而成，具有优越的抗拉强度和较高的抗弯强度及弹性模量。

芳纶纤维复合材料讲解
介绍芳纶纤维复合材料
一、芳纶纤维复合材料的定义
二、芳纶纤维复合材料的性能
可靠性是评价一种复合材料必须考虑的性能指标，它表示材料在给定条件下能持续承受外力的能力。

芳纶纤维复合材料具有很高的可靠性。

因为芳纶纤维有卓越的力学强度和热安定性，耐磨性，及其它特性，其可靠性极其稳定。

三、芳纶纤维复合材料的制造工艺
1、芳纶纤维复合材料的制造工艺主要包括添加矽酸钠的制备，增加温度，制备复合纤维，纺纱，成型，热压等。

2、添加矽酸钠的制备：矽酸钠是芳纶纤维重要的改性剂，它不仅有助于芳纶纤维的增韧，而且能够增强芳纶纤维的抗拉强度，增加抗折折断强度。

3、增加温度：温度是改变芳纶纤维性质的重要参数，增加温度可以改善复合材料的延展性，增加复合材料的拉伸强度，抗折断强度等。

芳纶复合材料的结构
芳纶复合材料是由芳香族聚酰胺纤维和一种或多种材料复合而成的材料。

其结构特点主要包括以下几个方面：
1.芳香族聚酰胺纤维：芳纶纤维是一种由芳香基团和酰胺基团组成的线性聚合物，具有优异的力学性能、稳定的化学结构、理想的机械性质，如超高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、质量轻和耐磨损等。

2.复合结构：芳纶复合材料通常由芳纶纤维和一种或多种其他材料组成，这些材料可以是金属、陶瓷、橡胶、树脂等。

这种复合结构可以充分发挥不同材料的优点，使得整个复合材料具有优异的综合性能。

3.增强相：在芳纶复合材料中，芳纶纤维通常作为增强相，通过与基体的结合，提供复合材料的主要承载能力和优良的力学性能。

4.界面相：为了提高芳纶复合材料的性能，通常需要在芳纶纤维和基体之间建立一个良好的界面。

这种界面可以通过各种界面处理技术来实现，如表面涂层、化学处理等。

5.基体相：基体相是复合材料中的另一个重要组成部分，它主要起到粘结纤维和传递载荷的作用。

根据所使用的基体材料不同，芳纶复合材料的性能和应用领域也会有所不同。

总之，芳纶复合材料的结构特点在于其由多种材料组成，并具有良好的界面相和各向同性的力学性能。

这种材料可以广泛应用于航空航天、军事、汽车、体育等领域，作为结构材料或功能材料使用。

芳纶纤维的分子式一、芳纶纤维简介芳纶纤维是一种聚合物纤维，它具有极高的强度、耐热性和耐化学腐蚀性。

它是由芳香环和酰亚胺基团组成的。

芳纶纤维的分子式是(C14H10N2O2)n，其中n代表重复单元的数量。

二、芳纶纤维的分子式解析分子式 (C14H10N2O2)n 可以分解为四个组成部分，分别是C14H10、N2、O2和n。

下面将对这四个部分进行解析。

1. C14H10C14H10代表芳纶纤维分子中含有14个碳原子和10个氢原子。

C14H10是一个芳香环，由苯环和取代基组成。

苯环是由6个碳原子和 6 个氢原子构成的环状结构。

芳纶纤维中的苯环通过共价键连接在一起，形成一个长链。

2. N2N2代表芳纶纤维分子中含有2个氮原子。

氮原子是芳纶纤维中的酰亚胺基团的组成部分。

酰亚胺基团是由一个碳原子、两个氮原子和一个氧原子构成的。

3. O2O2代表芳纶纤维分子中含有2个氧原子。

氧原子与碳原子和氮原子形成键连接，稳定纤维结构。

4. nn代表芳纶纤维分子中重复单元的数量。

芳纶纤维通过聚合反应形成高分子链，重复单元不断重复连接形成长链结构。

重复单元的数量n决定了芳纶纤维的长度。

三、芳纶纤维的结构与性质芳纶纤维的分子式确定了其特殊的结构和优秀的性质。

芳纶纤维中的芳香环使其具有较高的强度和刚性，适用于许多高强度应用。

酰亚胺基团的存在使芳纶纤维具有良好的耐热性和耐化学腐蚀性。

芳纶纤维的结构和性质主要有以下几个方面：1. 高强度和刚性芳纶纤维由于芳香环的存在，具有较高的强度和刚性。

其强度比钢高5倍，模量比钢高2倍，是一种理想的高强度纤维材料。

芳纶纤维在应用中被广泛用于制造高强度的复合材料，如航空航天领域的复合材料结构件。

2. 耐热性芳纶纤维在高温下仍能保持良好的性能。

其可以在500℃的温度下长时间使用而不熔化，不发生脆性断裂。

这使得芳纶纤维广泛应用于高温环境中，如航空发动机部件、阻燃服装等领域。

3. 耐化学腐蚀性芳纶纤维对酸、碱和有机溶剂等化学物质具有良好的耐腐蚀性。

摘要采用非热压罐成型(OOA)法制备得到了杂环芳纶纤维增强环氧树脂复合材料，并研究了复合材料树脂的质量分数、样品的切割方式和厚度等参数对杂环芳纶纤维增强环氧树脂复合材料的压缩强度和层间剪切强度的影响。

选取80℃为OOA环氧树脂复合材料树脂浸润温度，并结合树脂的固化特性分析，OOA环氧复合材料的固化工艺为80℃／0.5h+130℃／3h。

通过研究不同参制样数对复合材料力学性能的影响从研究结果中发现，结果发现在树脂质量分数为43%、机械切割制备样品、样品厚度较厚时，复合材料的压缩强度和层间剪切强度更高；同时，这样的制样条件也能更好反映杂环芳纶复合材料的性能。

含杂环的芳香族聚酰胺纤维(杂环芳纶，芳纶III)是一种主链由芳环和杂环组成的高聚物纤维，其除了具有优异的物理力学性能、热氧稳定性、阻燃性及优良的电绝缘性能外，其耐高温性能甚是优良，在200℃左右的高温条件下能长期保持较好的力学性能，在高达300℃的条件下依然保持38%或以上强度，比纯芳纶(无杂环，芳纶II)如Kevlar，Twaron具有更加突出的耐热性和更高的力学性能。

先进树脂基复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性好、性能可设计等优势，已经成为航空航天结构用的重要材料。

目前航空航天用高性能树脂基复合材料成型主要使用热压罐工艺。

而新兴的非热压罐成型(OOA)工艺是一种低成本复合材料制造技术。

发展树脂基复合材料的非热压罐固化技术，可以大大降低主要由热压罐成型工艺采用的高耗能设备、高性能工艺辅材及昂贵的成型模具等带来的高费用，而且OOA预浸料成型工艺不受热压罐限制，可以用于制备大结构件。

因此，非热压罐固化技术是降低树脂基复合材料制件成本的一个重要发展方向。

笔者通过OOA方法制备得到了杂环芳纶纤维增强环氧树脂复合材料，并研究不同参数对杂环芳纶纤维复合材料力学性能的影响，分析并确定更为适合杂环芳纶纤维复合材料的制样方案。

01实验部分1.1 主要原材料杂环芳纶纤维：线密度：200tex；环氧树脂：E-51，市售；潜伏型双氰胺固化剂：100s。

关于芳纶纤维改性和芳纶纤维增强复合材料用树脂基体的研究摘要:芳纶纤维与各种树脂制成高性能复合材料广泛应用于航天、国防、汽车等行业，由于芳纶纤维具有高结晶度、表面化学活性基团少等缺点，使复合材料出现层间剪切强度、横向拉伸强度等性能较低等缺点，限制了复合材料性能的发挥及其应用领域的推广。

芳纶纤维复合材料研究，集中在对芳纶纤维表面进行物理的、化学方面的改性处理以及合适树脂基体的选择。

本文对这两个方面进行了总结，并提出了相关展望。

关键词:芳纶纤维复合材料改性树脂基体1前言1.1芳纶的定义芳纶是一种高科技纤维,它的全称为“芳香族聚酰胺纤维”,它具有优良的力学性能,理想的机械性质和稳定的化学性质理想的机械性质。

由芳香环和酰胺键构成了聚合物大分子的主链,且其中至少86%的酰胺基直接键合在芳香环上,每个重复单元的酰胺基中的氮原子和羰基均直接与芳香环中的碳原子相连接并置换其中的一个氢原子,我国将其定名为芳纶。

它包括全芳族聚酰胺纤维和杂环芳族聚酰胺纤维2大类,全芳族聚酰胺纤维主要包括对位的聚对苯二甲酰对苯二胺和聚对苯甲酰胺纤维、间位的聚间苯二甲酰间苯二胺和聚间苯甲酰胺纤维、共聚芳酰胺纤维以及如引入折叠基、巨型侧基的其它芳族聚酰胺纤维;杂环芳族聚酰胺纤维是指含有氮、氧、硫等杂质原子的二胺和二酰氯缩聚而成的芳论,如有序结构的杂环聚酯胺纤维等。

由于聚对苯二甲酰对苯二胺（对位芳纶，其产品有Kevlar，Twaron，国产芳纶II）是中国市场上应用最广的芳纶，本文中芳纶均指对位芳纶。

1.2芳纶纤维的应用纤维增强树脂基复合材料因有比强度高、比模量大、比重小等特点,而得到广泛应用。

先进复合材料的增强材料有碳纤维、硼纤维、超高分子量聚乙烯纤维和芳纶纤维。

芳纶纤维具有模量高、强度大以及耐热性和化学稳定性等特点,与金属和碳纤维相比,具有更低的介电常数[1],芳纶纤维与各种树脂制成高性能复合材料广泛应用于航天航空、电子信息等领域,且在轮胎、胶管、弹道以及热保护产品、工程塑料方面有广泛的应用。

浅析芳纶纤维在复合摩擦材料中的应用杨战厚１,徐子勤１,刘㊀理２,石志刚１,王明俊１,王军成１,魏㊀婷１(１．咸阳非金属矿研究设计院有限公司,陕西咸阳㊀７１２０２１;２．陕西纺织器材研究所,陕西咸阳㊀７１２０００)摘要:为了制造安全㊁可靠㊁清洁环保的摩擦材料产品,介绍摩擦材料的分类㊁作用及应用要求,重点从芳纶纤维的品种分类与性能㊁用量对摩擦材料机械性能的影响及其应用研究进行分析.指出:芳纶纤维强度高㊁容重小㊁耐温性能高㊁耐磨性好,其应用研究重点是绿色摩擦材料;控制用于摩擦材料的增强纤维材料用量比,添加不大于１０％的芳纶纤维和浆粕,摩擦因数稳定为０．２５~０．４５,强度和耐磨性能好;未来应着重从安全㊁环保㊁绿色方面对摩擦材料增强纤维进行应用研究.关键词:芳纶纤维;含量;摩擦;材料;因数;纤维含量;机械性能;应用研究中图分类号:T S１０２．５２＋７．５㊀㊀㊀文献标志码:B㊀㊀㊀文章编号:１００１Ｇ９６３４(２０２０)０２Ｇ００４５Ｇ０３AB r i e f A n a l y s i s o f t h eA p p l i c a t i o no f A r a m i dF i b e r i nC o m p o s i t eF r i c t i o nM a t e r i a l sY A N GZ h a n h o u１,X UZ i q i n１,L I U L i２,S H I Z h i g a n g１,WA N G M i n g j u n１,WA N GJ u n c h e n g１,W E IT i n g１(１．X i a n y a n g N o nＧm e t a l l i cM i n e r a lR e s e a r c ha n dD e s i g n I n s t i t u t eC o．,L t d．,X i a n y a n g７１２０２１,C h i n a;２．S h a a n x iR e s e a r c h I n s t i t u t e o fT e x t i l eA c c e s s o r i e s,X i a n y a n g７１２０００,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t o p r o d u c es a f e,r e l i a b l e,c l e a na n de n v i r o n m e n t a l l yＧf r i e n d l y f r i c t i o n m a t e r iＧa l s,t h e c l a s s i f i c a t i o n,f u n c t i o n a n d a p p l i c a t i o n r e q u i r e m e n t s o f f r i c t i o nm a t e r i a l s a r e i n t r o d u c e d, a n d t h e a n a l y s i s o f t h e v a r i e t y c l a s s i f i c a t i o n,p r o p e r t i e s,t h e i m p a c t o f i t sd o s a g eo n m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f f r i c t i o n m a t e r i a l s,a n da p p l i c a t i o nr e s e a r c ho fa r a m i df i b e ra r ef o c u s e do n．I t i s p o i n t e do u t t h a t a r a m i d f i b e r h a s h i g h s t r e n g t h,l o wv o l u m e t r i cw e i g h t,h i g h t e m p e r a t u r e r e s i s tＧa n c e a n d g o o dw e a rr e s i s t a n c e,a n d i t sa p p l i c a t i o nr e s e a r c h p r i o r i t y i s g r e e nf r i c t i o n m a t e r i a l．C o n t r o l t h e r a t i oo f r e i n f o r c e d f i b e rm a t e r i a l su s e d f o r f r i c t i o n m a t e r i a l,a n da d dn om o r e t h a n １０％a r a m i d f i b e r a n d p u l p,t h e f r i c t i o n f a c t o r i s s t a b l e i n０．２５~０．４５,a n d t h e s t r e n g t h a n dw e a r r e s i s t a n c e a r e g o o d．I nt h e f u t u r e,t h ea p p l i c a t i o no f f r i c t i o nr e i n f o r c e df i b e r s h o u l db es t u d i e d f r o mt h e a s p e c t s o f s a f e t y,e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o na n d g r e e n．K e y W o r d s:a r a m i d f i b e r;c o n t e n t;f r i c t i o n;m a t e r i a l;f a c t o r;f i b e r c o n t e n t;m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s;a p p l i c a t i o n r e s e a r c h收稿日期:２０１９Ｇ０７Ｇ２４作者简介:杨战厚(１９６２ ),男,陕西长安人,工程师,主要从事无机㊁有机材料及设备的研究.基金项目:国家重点研发计划重点基础材料技术提升与产业化重点专项 环境友好非金属矿物功能材料制备技术及应用研究 资助(２０１７Y F B０３１０９００); 环保型高稳定摩擦材料制备技术研究及示范 资助(２０１７Y F B０３１０９０３)０㊀引言用于动力机械传动或制动装置的摩擦材料,是一种聚合物基复合材料;现代机械或机构若无可靠的传动和制动装置,就无法可靠的工作.传动和制动装置是由摩擦材料和对偶(金属结构加工件)装配组合而成,机械运动的速度㊁负荷的变化对复合摩擦材料的要求越来越高[１Ｇ２];机动车辆㊁工程机械的运动,必须通过传动和制动装置来传递或消除动力,它ɔ５４ʌ第４７卷㊀第２期２０２０年３月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀T e x t i l eA c c e s s o r i e s １０９是保证行驶或工作安全的不可或缺的关键性材料,也是决定生命安全的重要材料.摩擦材料主要由纤维材料㊁填料和粘结剂３部分组成:纤维材料为增强组分材料,填料是摩擦性能调节剂,粘结剂是高分子化合物.摩擦材料中纤维用量为１５％~４５％,是摩擦材料的骨架材料,对摩擦材料的强度起至关重要的作用,同时也对其功能有着重要的影响.因此,对纤维材料有严格的要求.摩擦材料用纤维材料的化学成分应稳定,有良好的机械强度和物理性能,耐热㊁耐磨性能好,具有良好的亲和性,易分散,吸附性强[２],有较好的可纺性,摩擦因数稳定,制动噪声小,符合环保要求.摩擦材料用无机纤维材料有复合矿物纤维㊁玻璃纤维,有机纤维材料主要有芳纶纤维㊁纤维素纤维等.１㊀摩擦材料中的纤维材料１．１㊀分类纤维可分为天然纤维和化学纤维两大类.天然纤维是自然界存在的㊁可以直接获得的纤维,有植物纤维㊁动物纤维和矿物纤维,而矿物纤维是从矿物中提取的无机纤维,如石棉纤维;化学纤维有再生纤维㊁合成纤维和无机纤维３类.再生纤维是用天然聚合物经化学方法制成的纤维,合成纤维是用化学合成的聚合物制成的纤维[３].１．２㊀作用纤维在摩擦材料中主要起增强作用,以使摩擦材料具有必要的机械强度,并在加工和使用过程中不出现破损[１];纤维具有稳定的摩擦因数,化学成分稳定,热阻性和耐热性好,纤维的比表面积大,最好呈绒毛状,硬度适中,具有良好的亲和性和吸附性,以利于和摩擦材料配方中的填料和粘结剂粘结可靠,工艺可操作性好,不产生环境危害.１．３㊀应用要求摩擦材料用纤维应具有高强度㊁低密度㊁制动噪声小和化学成分稳定的特性,目前比较常用的有:玻璃纤维㊁碳纤维㊁芳纶纤维及其混合纤维.玻璃纤维的特点是硬度高㊁热稳定性较好㊁与树脂亲和性好㊁价格低廉;碳纤维的突出优点是高温摩擦稳定性好㊁耐磨㊁价格较高,常用于飞机和赛车制动器上;芳纶纤维是一种芳香族聚酰胺合成纤维,具有强度高㊁密度小㊁耐磨㊁耐热㊁稳定性好的优点,在非复合形式下具有高韧性㊁没有玻璃纤维和碳纤维所呈现的脆性,非常适合用于摩擦材料用的增强材料.纤维材料使用在摩擦材料中时会结织成网状,由于纤维的比表面积较大,当纤维含量增加时摩擦因数增大,摩擦材料的强度㊁硬度也随纤维含量的增加而提高.摩擦材料中增强纤维的应用研究主要在纤维的品种及用量的优选方面.２㊀芳纶纤维材料的应用２．１㊀芳纶纤维的分类与性能芳纶是芳香族聚酰胺合成纤维,有两种分子结构形式,一种是分子链排列呈锯齿状的间位芳纶纤维(芳纶１３１３);另一种是分子链排列呈直线状的对位芳纶纤维(芳纶１４１４).芳纶广泛应用于光纤㊁高温过滤㊁动力传送带,也可制成防弹衣㊁防弹头盔㊁消防服㊁防切割手套等.间位芳纶有优良的耐摩擦和耐化学品性能,对位芳纶的耐温性能高于间位芳纶,芳纶浆粕是对芳纶纤维进行表面原纤化处理之后得到的[１],其独特的表面结构极大地提高了混合物的抓附力,非常适合作为一种增强纤维应用于摩擦及密封产品中,是摩擦和密封材料的重要原料,使用温度范围为－１９６ħ~２０４ħ,在５６０ħ高温下不分解㊁不熔化;其显著特性是强度高,其强度是优质钢材的５~６倍㊁玻璃纤维的３倍㊁高强尼龙工业丝的２倍.芳纶１４１４浆粕为浅黄色絮花状,呈毛绒状,其毛羽丰富㊁强度高㊁尺寸稳定性好,无脆性㊁耐高温㊁耐腐蚀㊁有韧性㊁收缩率小㊁耐磨性好㊁表面积大,亲和性好,其物理性能见表１[１].表１㊀芳纶纤维物理性能芳纶纤维型号N A C F １８N A C F ６８F i b r o x ３００F i b r o x ０３０B ８００平均直径/mm０．０３~０．０６０．０３~０．０６０．０１~０．０２０．０１~０．０２０．０２平均长度/mm３．０~８．０３．０~６．０４．０~８．０２．０~４．０１３０含水率/％ɤ３．０ɤ２．５容重/(g c m Ｇ３)０．３~１．８２．２~２．４２．７~２．９２．７~２．９０．１５~０．１８烧失量/％(８００ħ时烧１h)ɤ３０ɤ１８ɤ２．４ɤ２．４ɤ０．３制造商美国杜邦美国杜邦加拿大飞宝加拿大飞宝德国J R Sɔ６４ʌT e x t i l eA c c e s s o r i e s㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀V o l ．４７㊀N o ．２Ma r ．２０２０ １１０２．２㊀芳纶纤维用量及对摩擦性能的影响摩擦材料用芳纶纤维主要有６mm~１３mm的凯夫拉(杜邦公司产品)短纤维和２mm~５mm的芳纶浆粕纤维,摩擦材料配料纤维㊁填料㊁粘结剂等搅拌混合有一最佳时间,搅拌时间过长会引起结团[４],进而造成纤维在混合物中的不均匀分散.不同长度㊁形态㊁容重的２０多种物料进行均匀混合时的配方不同,用犁耙式混料机搅拌的时间也不一样,一般最佳时间为５m i n~８m i n,摩擦材料配方中加入芳纶纤维,生产的产品具有稳定的摩擦因数,其耐磨性能优于国际上禁止使用的石棉纤维.摩擦材料配方中凯夫拉纤维的含量对产品的摩擦性能可产生较大的影响,对其机械性能的影响见表２[１].表２㊀纤维含量对摩擦材料机械性能的影响项目纤维体积含量/％５１０１５２０２５３０３５冲击强度/(d J c mＧ２)３．００５３．５５５４．９１０４．６０９６．７５４５．５６９９．９００弯曲强度/M P a０．７５６０．８２００．６８５０．７１６０．８２８１．０７８１．３５１硬度/H B１９．７２１．２２３．７２５．３２５．１２７．４３４．７㊀㊀从纤维体积含量对冲击强度㊁弯曲强度及硬度的影响来看,随着纤维含量的增加,冲击强度和弯曲强度增加.实验研究表明,摩擦材料的硬度和导热率随纤维含量的增加而线性减小,当凯夫拉纤维的含量超过１０％时,摩擦因数减小５０％;当凯夫拉纤维含量继续增加时,摩擦因数基本保持不变,而磨损率随凯夫拉纤维含量增加而继续下降;当摩擦材料中凯夫拉纤维含量达到４０％时,其磨损率仅为不含凯夫拉纤维材料的１％.结果表明加入凯夫拉纤维可极大地提高了摩擦材料的耐磨性,但其摩擦因数也随之下降[１].摩擦材料配方中增加芳纶纤维的含量,使其具有较高的耐磨性,在试验中也到了满意的结果;但添加量过大会引起摩擦因数降低,不符合摩擦材料要求,而且加大了生产成本.通常只添加不大于１０％的芳纶纤维和浆粕,使生产成本控制合理,其产品摩擦因数为０．２５~０．４５,密度不大于２．５g/c m３[５],摩擦材料产品的摩擦因数稳定㊁强度和耐磨性能好.２．３㊀芳纶纤维的应用研究芳纶１４１４纤维是使摩擦材料性能增强的组分材料,也是摩擦材料的主要原材料,对摩擦材料的综合性能有重要影响.由于摩擦材料中禁止使用石棉纤维材料,且纤维各具有不同的力学和物理性能,通过对摩擦材料中使用的芳纶纤维㊁玻璃纤维㊁聚酯纤维㊁碳纤维㊁陶瓷纤维㊁玄武岩纤维等进行大量实验研究,结果表明芳纶纤维以其优良的物理㊁化学及综合性能,成为摩擦材料中不可或缺的增强纤维及主要组分,芳纶纤维和玻璃纤维及其他纤维的组合是目前摩擦材料纤维增强组分的最佳选择.目前,仍未找到能够完全具备石棉纤维所有特性的单一纤维材料[４],因此,对以芳纶纤维材料为主要材料㊁多种纤维进行合理配比的复合实验还在不断进行中,目的是研究芳纶纤维在摩擦材料中的合理配比及工艺.选择性能稳定的芳纶纤维材料配比其他材料,生产摩擦因数稳定㊁制动噪声小㊁环保的产品,提高摩擦材料的摩擦性能和使用性能,推动摩擦材料朝着品质㊁清洁㊁环保方向快速发展,是芳纶纤维在摩擦材料中应用研究的方向.３㊀结语随着人们对职业健康安全和环境保护要求的不断提高,新材料技术和计算机技术的应用迅速发展,多学科技术的交叉应用㊁研究新配方摩擦材料中的纤维增强材料,将模拟计算方法用于摩擦材料的研究和试验中,形成能够自动计算㊁检测摩擦材料的摩擦因数㊁磨耗量㊁强度㊁硬度的技术应用,将极大地提高摩擦材料研究应用的技术水平.工作环境清洁安全㊁符合环保要求,制造出品质稳定㊁可靠性高㊁安全性强和清洁环保的摩擦材料产品,是未来绿色摩擦材料发展的必然趋势.参考文献:[１]张清海．有机摩擦材料学[M]．北京:中国摩擦密封材料协会,２０１８:２３４Ｇ２３８．[２]盛钢,马保吉．制动摩擦材料研究的现状与发展[J]．西安工业学院学报,２０００,２０(１):１２７Ｇ１３０．[３]上海纺织控股(集团)公司,«棉纺手册»编委会．棉纺手册[M]．３版．北京:中国纺织出版社,２００４．[４]高惠民．矿物复合摩擦材料[M]．北京:化学工业出版社,２００７:２０３Ｇ２０５．[５]司万宝．摩擦材料实用填料与配方设计[M]．大连:大连理工大学出版社,２０１７:１５Ｇ１７．ɔ７４ʌ第４７卷㊀第２期２０２０年３月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀T e x t i l eA c c e s s o r i e s １１１。