芳纶纤维表面处理简介

展会与论坛ｖ技术纺织品　芳纶一有机硅涂层复合材料的研制及应用　开吴珍李新通张惠杰江四九　（北京光华纺织集团有限公司，北京中纺海天染织技术有限公司）　摘要：本文介绍了通过配制阻燃液体有机硅涂层胶，采用涂覆的方法制备了芳纶一有机硅涂层复合材料。研究　了短纤芳纶基布的组织结构和表面处理、阻燃有机硅涂层胶的配方设计以及涂覆工艺对材料性能的影　响。最终选用了平纹短纤芳纶机织布作为基布，并使用粘合剂乳液对基布进行表面处理。制得的复合材　料具有耐老化、高强、阻燃、柔性好、耐腐蚀等优异性能，可作为列车风挡材料使用。　芳纶纤维布与有机硅弹性体复合而成的芳纶一有机硅　涂层复合材料是一类高性能的环境友好型产品，结合了芳纶　和有机硅弹性体的诸多优点，相对于目前使用的其他纤维　（如尼龙、涤纶等）和其他弹性体（如天然橡胶、乙丙橡胶、　丙烯酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、磺化氯乙烯等）的涂层复合材　料，具有更高的强度，更优异的阻燃性、耐候性、耐高低温和　耐化学品腐蚀的性能。１ｏ０％有机硅涂层胶具有较好的流动　性，在制备复合材料过程中，不需要使用有机溶剂或少量使　用有机溶剂，减少了环境污染和生产能耗。　随着我国综合国力的增强和我国高铁、地铁事业的迅　猛发展，非金属材料的机械强度、耐老化陛、阻燃性能等安　全问题越来越受到关注。目前国内在普通列车上使用的风挡　材料仍以尼龙一磺化氯乙烯涂层复合材料为主，鉴于芳纶一　有机硅涂层复合材料的性能优点，国外已有将其应用于高速　列车、地铁列车的车厢波纹式铰链段的风挡材料，我国的部　分使用则完全依赖进口。自主开发高性能芳纶一有机硅涂　层复合材料，开拓其作为列车风挡材料的应用市场，不仅能　够扩大国内芳纶、有机硅材料的应用，推动和加强芳纶和有　机硅材料产业的持续发展，也会提高列车的安全性、舒适性　和使用寿命，具有良好的社会效益和经济效益。　为了解决国产化问题，本课题研究开发—种芳纶一有机　硅涂层高性能复合材料，既具有芳纶的高拉伸强度和撕裂　强度，又具有有机硅涂层产品的耐久Ｉ生和耐高低温、耐化学　腐蚀性能，最为突出的是，复合材料阻燃性能优异，提高材　料对点火源防火灾的反应能力，不易燃烧、低烟低毒，可用　于高速列车、地铁列车的车厢波纹式铰链段，也可以用于机　场登机通道等封闭设施，提高车辆或密闭通道的安全度、舒　适度和使用寿命，更重要的是—旦发生灾害时，可降低灾害　对生命的威胁。　１研究实验内容　１．１芳纶基布设计　芳纶主要分为两种，对位芳酰胺纤维（１４１４）和间位芳　酰胺纤维（１３１３），芳纶１４１４在强度和耐热性方面更胜芳纶　１３１３一筹，它既不燃，也不会熔融，还有很高的强度和极大　的抗切割能力，主要用于生产涂层及非涂层织物、针织产品　和针剌毡等既耐高温又抗切割的纺织服装装备。因此、本项　目选择芳纶１４１４为基布。　在组织结构上以平纹组织交织点最多，相应强力也高，　再加上平纹组织结构紧密，涂层胶不易渗透，胶与基布结合　点也多，可适度提高涂层平整度和附着力。综合考虑纱支、　密度、克重、强力以及复合材料，最终确定芳纶基布为平纹　组织结构的芳纶１４１４，纱支３０×２／２，密度２５２×２１３，克重　２９０ｇ／ｍ　，断裂强力＞８０Ｎ／ｍｍ。　２．２芳纶纤维基布的表面处理　由于芳纶纤维在纺丝过程中，会使用一些特殊的油剂　以保证纺丝工艺和纤维性能，残留在芳纶纤维表面的油剂　可能会影响到芳纶纤维基布与有机硅涂层间的剥离。鉴于　芳纶纤维高结晶度，也有必要对芳纶纤维表面进行处理。　在研发过程中，我们主要采用了几种芳纶纤维基布的处　理方法。　ｗｖｗ　ｃｎ旧。ｒｇ　ｃｎ中国产业用纺织品行业协会ｌ　３９

武汉理工大学

硕士学位论文

Kevlar纤维的表面处理及其复合材料界面研究

姓名：张珊珊

申请学位级别：硕士

专业：材料学

指导教师：王钧

20090501武汉理工大学硕士学位论文

摘要

Ｋｅｖｌａｒ纤维是一种性能优异的增强材料，其增强复合材料具备质量轻、吸能性好等优点，在很多重要工业部门得到了广泛的应用。但由于Ｋｅｖｌａｒ纤维呈明

显的皮芯结构，纤维表面光滑，表面浸润性差，当其与树脂基体复合时，两相

界面结合强度较弱，极大地限制了Ｋｅｖｌａｒ纤维优异性能的发挥。为了充分发挥

Ｋｅｖｌａｒ纤维优异的力学性能，改善其增强复合材料的界面结合状况成为材料学界

研究的一个热点。而解决这些问题的关键在于对Ｋｅｖｌａｒ纤维进行表面处理和开

发适用于芳纶纤维的树脂基体。

本文采用ＵＶ处理和磷酸处理两种不同的方法对Ｋｅｖｌａｒ纤维进行表面处理，并利用ＳＥＭ技术和红外光谱分析Ｋｅｖｌａｒ纤维表面结构和表面化学组成的变

化，通过单纤维断裂实验研究Ｋｅｖｌａｒ纤维／环氧树脂的界面剪切强度（ＩＦＳＳ），进而分析和评价纤维和基体之间的界面粘结性能。在此基础上，系统研究了适用

于Ｋｅｖｌａｒ纤维复合材料的柔性环氧树脂基体，测试了复合材料的力学性能，讨

论了树脂基体对芳纶纤维复合材料界面性能的影响。结果表明：Ｋｅｖｌａｒ纤维经Ｕｖ处理后，纤维表面变粗糙，随着处理时间的增

加，纤维单丝强度下降；磷酸处理的Ｋｅｖｌａｒ纤维随着处理液浓度的增加，表面

越光滑，单丝强度上升。通过红外光谱分析，两种表面处理过程中都没有新的

吸收峰，也没有发现峰的消失，但许多吸收峰的相对强度发生了一定的变化。

通过单纤维断裂实验研究表明，Ｕｖ处理Ｋｅｖｌａｒ纤维的效果较磷酸处理的

好。用３０％的磷酸溶液处理的芳纶纤维，纤维／柔性环氧树脂基复合材料的界面剪切强度达到１４．２７ＭＰａ，提高了３４．７％；而当ＵＶ处理时间为８ｍｉｎ时，Ｋｅｖｌａｒ纤

维／柔性环氧树脂基复合材料的界面剪切强度达到１７．０８ＭＰａ，提高了６１．３％，通

复合材料表面处理

方法综述

专业：材料科学与工程

学号：2012000186

姓名：杨 彪

复合材料表面处理方法综述

摘 要：界面是复合材料极为重要的微观结构,它作为增强体与基体连接的“桥梁”，对复合材料的物理机械性能有至关重要的影响。复合材料的界面层及其优化设计，即复合材料界面工程，是复合材料研究的一个重要领域。界面问题，在复合材料制备中起很大的作用，界面结合的好坏，直接影响复合材料的整体性能。现针对国内外增强树脂用玻璃纤维、碳纤维以及芳纶纤维的表面处理方法，以强调界面问题的重要性。

关 键 词：界面，玻璃纤维，碳纤维，芳纶纤维

Abstract：The interface is the microscopic structure of the composite material is

extremely important, as a "bridge" to enhance and matrix connected, have a crucial

impact on the physical and mechanical properties of the composites. The composite

interface layer and its optimized design, the composite interface engineering, is an

important area of research in the composite. Interface problems play a significant role

in the preparation of composite materials, the interface combine the good and bad, a

芳纶及其合成、加工与应用

摘要：本文对芳纶的品种、合成及加工方法、应用做了一个简要的介绍，并对不同品种的芳纶、及芳纶的不同合成及加工方法做了一个简单的对比。对芳纶的加工类型提出一种分级的方法，并通过这种方法对芳纶的加工及应用进行描述及分析。

关键词：芳纶、液晶、合成、加工、分级理论、应用

Aramid and its Synthesis、Process、Application

Abstract：This paper introduces several kind of aramids,and their synthesis and processing

methods. To study process of aramid better, A theory of classification is put forward.Process type

of aramid is divided three kinds.By this method,we also introduce the application of aramid.

Keyword：Aramid、Liquid Crystal、Synthesis、Process、A Theory of Classification、Application

前言

芳纶是一种新型高科技合成材料，是芳香族聚酰胺的统称。相对于尼龙6、尼龙66等普通聚酰胺材料，因为分子链上相对较为柔软的碳链为刚性的苯环结构所代替。芳香族聚酰材料其结构的特性，呈现溶致液晶性，是一种重要的主链型高分子液晶，因此芳纶具有超高强度、高模量和耐高温等优良性能。芳纶目前已被广泛应用于国防军工、及航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个方面。如芳纶防弹衣、头盔，宇宙飞船、飞机等基体材料等等。据估计，芳纶产品用于防弹衣、头盔等约占7～8%，航空航天材料、体育用材料大约占40%；轮胎骨架材料、传送带材料等方面大约占20%左右，还有高强绳索等方面大约占13%。