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特种工程塑料聚对苯甲酰胺(简称PBA)介绍

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发表于 2010-9-12 16:49:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  聚对苯甲酰胺,英文名Poly(p-benzamide),简称PBA

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  (一)发展史

. Z/ @3 L; |4 Q3 P8 `; f( ]) d 4 L& [3 I: p' h+ R! n* e

  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。

% s" z/ y7 O! T- o1 ^ y' c# A0 L; ^2 i, Z3 d7 W' J9 v

  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。

, C1 Z, S% R6 f' c. f. O / \+ J$ Z7 o5 E) W) [

  (二)主要生产方法

' E* u. Q P; w' r# W - h q7 e5 v/ d

  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。

* \8 X) Y# v0 e* W6 z4 u $ e% {# c) s1 p

  2.液晶浆液的制备

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    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。

- x# |( U c+ c4 N 4 e; S: r6 z E* A4 i) V9 t

  3.湿法纺丝

* S9 V% Y2 {9 T- a: p/ J4 |6 n! R7 t8 d& {- \$ q! N- `& H6 X

    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。

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  (三)理化性能

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  1.物理性能

6 K3 V) e. S; o' }# o' m2 x 7 Q3 D. _: u2 L! J' S( \! B

    纤维色泽:淡黄色

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    相对密度:1.4655g/cm3

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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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    复丝强度:2337~2585Mpa

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    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

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  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 % C$ Y1 U, s8 K$ p6 }

  (四)应用领域

' Q& s: p& c( a y# T! F; P / 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 ; `7 i8 \ E# ~' _/ @6 }

    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。

3 @1 ?6 g: M: e& E2 B& ]" A9 ^( [, s/ D5 b3 a, O M7 M

    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。

6 D w# [6 a4 ]7 U( E7 `( J& ^ J' p, }: P, ~

    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 $ P5 q6 L6 y3 m

    5.体育器材。成功地用以制作赛艇、桨、羽毛球拍等。

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    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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