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聚对苯甲酰胺,英文名Poly(p-benzamide),简称PBA , a" [1 m/ I% N( E9 j
5 V5 N# x8 K$ j$ p! Y0 `$ j (一)发展史 . Z/ @3 L; |4 Q3 P8 `; f( ]) d
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美国杜邦公司于1916年首先介绍芳族聚酰胺-聚间苯二甲酰间苯二胺(Nomex)纤维,1970年介绍了聚对苯酰胺(Fibre B或PRD-49),1972年又介绍了较韧性的聚1,4-苯撑对苯二酰胺(Kevlar 49)纤维,分析表明Kevlar纤维为代表。
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1977年我国开始研制聚对苯酰胺,1990年上海市合成树脂研究所完成年产3吨中试鉴定。
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/ \+ J$ Z7 o5 E) W) [ (二)主要生产方法 ' E* u. Q P; w' r# W
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1.树脂生产 ' D9 T" @. C" d% B1 p4 A& o
9 ?; H' f; ^( B+ v S6 T/ e 以对氨基苯甲酸为单位、N-甲基吡咯烷酮为溶剂,在催化剂、助催化剂存在和80~90℃的条件下,反应3小时。然后,将物料沉析到酒精中,用水洗涤树脂,干燥,即可得到纺丝用树脂。树脂的特性粘度控制在1.8~2.2范围内。
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$ e% {# c) s1 p 2.液晶浆液的制备 " r: W# N9 E6 `! C W
* j% a- H0 l8 h. i" ` 将芳纶-I树脂溶解在含有4~6%助溶剂的有机溶剂(二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮)中,聚合物浓度控制在9~10%左右,即可得到光学上各向异性的液晶浆液。
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4 e; S: r6 z E* A4 i) V9 t 3.湿法纺丝
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将上述液晶浆液过滤,置于贮料筒中脱泡24小时,纺丝液经纺丝计量泵计量后,再经过滤器送至喷丝头,通过Φ0.05~0.08×500~1000孔纺丝帽,以每分钟10~20米的速度从喷丝孔喷入到凝固浴中。凝固浴为20~40%的有机溶剂水溶液,温度为40~50℃。从凝固出来的纤维经水充分洗净,干燥后,即得芳纶-I原丝。原丝在惰性气体中(3~5升/分,500~550℃)热处理3~5秒,即得到芳纶-I纤维。 9 o1 X4 \+ U- l. _( @) H
4 G3 g, K* c& G* z$ o1 t& X$ u( ^) L (三)理化性能
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% C; u$ c7 L. |; B j 1.物理性能 6 K3 V) e. S; o' }# o' m2 x
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纤维色泽:淡黄色 O5 B! I: g8 b W7 X- Y% h
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相对密度:1.4655g/cm3 - o$ W3 A# J$ Y& ~2 {! c
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复丝旦度:1000~1500旦
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细度:1.0~1.5旦
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5 e+ O K; ]1 Y ? 复丝强度:2337~2585Mpa g8 s8 ]- p& Y( y
; X$ P8 @1 x3 z8 v 伸长率:1.5~2.5% 0 `! E2 p. Y, ^8 Q! D% L! z* z) [4 A& P
% V/ I* j4 j/ I* i8 s 弹性模量:>147Gpa
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芳纶-I性能接近Kevlar-149的性能,两者比较如表 ; h% K0 _" Y/ v9 `( x( j, q
/ m0 w# B7 R7 K6 U" ~ 2.热性能
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芳纶-I与Kevlar-49浸渍环氧树脂后耐热稳定性相近,未涂环氧树脂则芳纶-I的热稳定性优于Kevlar-49。
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芳纶-I在280℃空气中恒温老化100小时,性能基本没有变化。 - U7 |7 M1 w9 `2 |
3 O" u" V& }- S7 z9 X0 S# D6 D 芳纶-I在320℃的恒温热老化性能见表 * X2 x5 ]( C. e7 r
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(四)应用领域
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/ C3 ]- m5 d" D& r( E 聚对苯酰胺纤维是一种高强度、高模量、低密度的芳核酰胺纤维。其纤维密度(1.42~1.46g/cm3为玻璃纤维的60%,为碳纤维的80%,拉伸强度3.4~4.1Gpa,拉伸模量82.7~137.9Gpa,压缩强度仅为拉伸强度的20%,显示出延展性,可以压缩和弯曲,能够吸收能量。它广泛用于热塑性塑料和热固性塑料的增强,是尖端复合材料的高效增强剂。典型应用包括:
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1.导弹、核武器、宇航等军用复合材料。可大幅度减轻自重,提高射程和载荷能力。 2 v( ^8 U& j7 a+ a* A
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2.利用其超刚性、低密度性能,用其复合材料作雷达罩及天线骨架。
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3.用其复合材料做飞机的地板材料、整流罩、机体门窗、内装饰等结构材料。
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4.利用其高强度和低伸长率特性作光缆、电缆、海洋电缆等的增强骨架材料。 3 s) s- I5 n: G; w/ l/ P
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5.体育器材。成功地用以制作赛艇、桨、羽毛球拍等。 : B$ t) t1 c8 _% L, |/ f1 B
2 N9 Q S, {- t6 i$ K( h 6.各种高温、耐磨的盘根、刹车片等。 ' W0 h6 e# }) \& I! P3 w/ W: O
O4 U1 ?* K7 ~ 7.橡胶制品。用以制作超高压管、齿型带、三角带等。【MechNet】
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