芳綸纖維
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2016-03-11
芳綸纖維的視頻教程
ABAQUS-復(fù)合材料工程應(yīng)用案例五-芳綸纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料鉆削損傷失效模擬
本案例詳細(xì)講解了工程上常用的芳綸纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料鉆削損傷失效模擬，重點(diǎn)講解了模型部件的建模處理方法，芳綸纖維樹脂基復(fù)合材料的材料本構(gòu)參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)格劃分技巧以及如何去調(diào)試模型的收斂性，在結(jié)果后處理中講解了模型的載荷、速度和加速度以及能量的轉(zhuǎn)化如何去分析，附件里提供模型源文件。
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ABAQUS-復(fù)合材料工程應(yīng)用案例四-芳綸纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料切削損傷失效模擬
本案例詳細(xì)講解了工程上常用的芳綸纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料切削損傷失效模擬，重點(diǎn)講解了模型部件的建模處理方法，芳綸纖維樹脂基復(fù)合材料的材料本構(gòu)參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)格劃分技巧以及如何去調(diào)試模型的收斂性，在結(jié)果后處理中講解了模型的載荷、速度和加速度以及能量的轉(zhuǎn)化如何去分析，附件里提供模型源文件。
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芳綸纖維的實(shí)例教程
芳香族聚酰胺纖維也稱芳綸纖維（Aramid fiber），是一類高性能合成纖維。我們熟悉的“凱夫拉”（Kevlar）就是一種芳綸纖維。作為高性能纖維，芳綸在航天、軍事、高溫過濾、電力、電學(xué)及建筑等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。
典型應(yīng)用有：防彈衣、傳送帶、工業(yè)過濾布、防火材料、絕緣紙、蜂窩減震型材、繩索、運(yùn)動(dòng)器材等。
本文主要介紹芳綸纖維在輸送帶中的應(yīng)用。
輸送帶廣泛應(yīng)用于礦山、港口、冶金、水泥和電力等行業(yè)，具有大容量持續(xù)運(yùn)輸、使用維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，目前長(zhǎng)距離的單條輸送帶長(zhǎng)度可達(dá)10km以上，但有些種類的輸送帶由于帶體質(zhì)量較小，導(dǎo)致運(yùn)行過程中能耗較高，有效輸送量減小。因此，在節(jié)能減排的環(huán)保要求下，尋找輕量化、高強(qiáng)度、低伸長(zhǎng)率的骨架材料，減小帶體質(zhì)量、降低維護(hù)成本、延長(zhǎng)使用壽命等成為輸送帶今后的發(fā)展方向。
綜合比較各種纖維材料，芳香族聚酰胺纖維(簡(jiǎn)稱芳綸纖維)具有強(qiáng)度和模量高、質(zhì)量小、伸長(zhǎng)率低等特點(diǎn)，是符合輸送帶發(fā)展方向的理想骨架材料。但同時(shí)存在耐壓縮疲勞性較差，因此芳綸傳送帶需要注意避免壓縮引起疲勞。
芳綸傳送帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)
目前芳綸輸送帶普遍采用單層骨架結(jié)構(gòu)，經(jīng)向采用芳綸紗線，呈直線排列，緯向采用錦綸簾線等。芳綸布的主要結(jié)構(gòu)有簾布結(jié)構(gòu)和直經(jīng)直緯結(jié)構(gòu)。
芳綸纖維輸送帶優(yōu)勢(shì)
強(qiáng)度高
芳綸骨架層具有強(qiáng)度高、質(zhì)量小的特點(diǎn)，通常采用單層骨架結(jié)構(gòu)，上下覆蓋膠的厚度較小。與同等強(qiáng)度的鋼絲輸送帶相比，可以大幅減小帶體質(zhì)量，減少能耗。
展開 對(duì)位芳香族聚酰胺是一種高性能聚合物，以其為原料經(jīng)過液晶紡絲工藝制備的對(duì)位芳綸纖維具有高強(qiáng)高模及耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)防、航空航天及民用等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于對(duì)位芳香族聚酰胺分子鏈之間的相互作用力強(qiáng)，具有“不熔難溶”的特點(diǎn)，加工性能差，目前只有纖維這一單一的制品形式；而且纖維表面惰性，纖維間及和樹脂間結(jié)合力弱，進(jìn)一步提高了復(fù)合制品制備的技術(shù)難度。比如對(duì)位芳綸紙及其蜂窩的制備等。而且完全由對(duì)位芳香族聚酰胺組成的全芳材料的制備與應(yīng)用尚未得到科研工作者的重視。
近期，清華大學(xué)化學(xué)工程系的庹新林副研究員課題組提出了一種“單體?納米纖維?宏觀制品”多級(jí)自組裝策略，以單體為起點(diǎn)，以聚合法得到的對(duì)位芳綸納米纖維（polymerization-induced aramid nanofibers，PANF）為中間材料，分別通過凝膠收縮法及成孔模板法制備出全芳?jí)K材（PANF bulk）和全芳蜂窩（PANF honeycomb）（圖1）。據(jù)了解，全芳?jí)K材和全芳蜂窩這兩種形式的對(duì)位芳香族聚酰胺制品為首次報(bào)道，其成功制備拓寬了對(duì)位芳香族聚酰胺材料的宏觀制品形式，是對(duì)位芳香族聚酰胺材料制備成對(duì)位芳綸纖維以來的又一項(xiàng)突破。
圖1. 全芳?jí)K材和全芳蜂窩的制備流程示意圖(a?h)及代表產(chǎn)物(i?l)
作者首先通過聚合法制備出PANF。如圖2a?b 所示，PANF具有高長(zhǎng)徑比的特征，平均直徑為25.8 ± 6.4 nm。PANF在水中的濃度達(dá)到2%時(shí)，可形成PANF水凝膠（圖2c）。PANF水凝膠在20 °C的室溫條件下干燥收縮即可得到全芳?jí)K材。
展開 我國(guó)的碳纖維總體水平還比較低，相當(dāng)于國(guó)外七十年代中、末期水平，與國(guó)外差距達(dá)20年左右。國(guó)產(chǎn)碳纖維的主要問題是性能不太穩(wěn)定且離散系數(shù)大、無高性能碳纖維、品種單一、規(guī)格不全、連續(xù)長(zhǎng)度不夠、未經(jīng)表面處理、價(jià)格偏高等。
3、芳綸纖維
20世紀(jì)80年代以來，荷蘭、日本、前蘇聯(lián)也先后開展了芳綸纖維的研制開發(fā)工作。日本及俄羅斯的芳綸纖維已投入市場(chǎng)，年增長(zhǎng)速度也達(dá)到20%左右。芳綸纖維比強(qiáng)度、比模量較高，因此被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的高性能復(fù)合材料零部件（如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙、整流罩、方向舵等）、艦船（如航空母艦、核潛艇、游艇、救生艇等）、汽車（如輪胎簾子線、高壓軟管、摩擦材料、高壓氣瓶等）以及耐熱運(yùn)輸帶、體育運(yùn)動(dòng)器材等。
4、超高分子量聚乙烯纖維
超高分子量聚乙烯纖維的比強(qiáng)度在各種纖維中位居第一，尤其是它的抗化學(xué)試劑侵蝕性能和抗老化性能優(yōu)良。它還具有優(yōu)良的高頻聲納透過性和耐海水腐蝕性，許多國(guó)家已用它來制造艦艇的高頻聲納導(dǎo)流罩，大大提高了艦艇的探雷、掃雷能力。除在軍事領(lǐng)域，在汽車制造、船舶制造、醫(yī)療器械、體育運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域超高分子量聚乙烯纖維也有廣闊的應(yīng)用前景。該纖維一經(jīng)問世就引起了世界發(fā)達(dá)國(guó)家的極大興趣和重視。
5、熱固性樹脂基復(fù)合材料
熱固性樹脂基復(fù)合材料是指以熱固性樹脂如不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基酯樹脂等為基體，以玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維等為增強(qiáng)材料制成的復(fù)合材料。環(huán)氧樹脂的特點(diǎn)是具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、耐腐蝕性、良好的粘接性能和較高的機(jī)械強(qiáng)度，廣泛應(yīng)用于化工、輕工、機(jī)械、電子、水利、交通、汽車、家電和宇航等各個(gè)領(lǐng)域。1993年世界環(huán)氧樹脂生產(chǎn)能力為130萬噸，1996年遞增到143萬噸，1997年為148萬噸，1999年150萬噸，2003年達(dá)到180萬噸左右。
展開 增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。
復(fù)合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強(qiáng)粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復(fù)合而成。20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強(qiáng)塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱。50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強(qiáng)度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強(qiáng)度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復(fù)合，構(gòu)成各具特色的復(fù)合材料。
復(fù)合材料按其組成分為金屬與金屬?gòu)?fù)合材料、非金屬與金屬?gòu)?fù)合材料、非金屬與非金屬?gòu)?fù)合材料。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又分為：①纖維復(fù)合材料。將各種纖維增強(qiáng)體置于基體材料內(nèi)復(fù)合而成。如纖維增強(qiáng)塑料、纖維增強(qiáng)金屬等。②夾層復(fù)合材料。由性質(zhì)不同的表面材料和芯材組合而成。通常面材強(qiáng)度高、薄；芯材質(zhì)輕、強(qiáng)度低，但具有一定剛度和厚度。分為實(shí)心夾層和蜂窩夾層兩種。③細(xì)粒復(fù)合材料。將硬質(zhì)細(xì)粒均勻分布于基體中，如彌散強(qiáng)化合金、金屬陶瓷等。④混雜復(fù)合材料。由兩種或兩種以上增強(qiáng)相材料混雜于一種基體相材料中構(gòu)成。與普通單增強(qiáng)相復(fù)合材料比，其沖擊強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性顯著提高，并具有特殊的熱膨脹性能。分為層內(nèi)混雜、層間混雜、夾芯混雜、層內(nèi)／層間混雜和超混雜復(fù)合材料。
60年代，為滿足航空航天等尖端技術(shù)所用材料的需要，先后研制和生產(chǎn)了以高性能纖維（如碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維等）為增強(qiáng)材料的復(fù)合材料，其比強(qiáng)度大于4×106厘米（cm），比模量大于4×108cm。為了與第一代玻璃纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料相區(qū)別，將這種復(fù)合材料稱為先進(jìn)復(fù)合材料。按基體材料不同，先進(jìn)復(fù)合材料分為樹脂基、金屬基和陶瓷基復(fù)合材料。
展開 國(guó)產(chǎn)芳綸線路板填補(bǔ)空白 打破國(guó)外壟斷
打破國(guó)外數(shù)十年在高端電子通信設(shè)備和軍事工業(yè)增強(qiáng)基材線路板的壟斷，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)在高可靠、高穩(wěn)定線路板領(lǐng)域空白。4月10日，在2018年春季深圳軍民兩用高新技術(shù)項(xiàng)目對(duì)接會(huì)上，礪劍集團(tuán)推出的芳綸線路板成為軍民高端科技設(shè)備制造業(yè)的新寵。
一塊外觀看起來與傳統(tǒng)玻璃纖維線路板無二的芳綸線路板，卻有著非同尋常的研發(fā)歷程。礪劍集團(tuán)科研人員介紹，航空、航天、潛海等上天入海的設(shè)備上不能用普通家電的那種線路板，要用芳綸纖維線路板，芳綸線路板卻長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷，而國(guó)外用來生產(chǎn)線路板的芳綸纖維又都來自中國(guó)。他們能用芳綸纖維制出芳綸線路板必需的芳綸紙，再制成線路板應(yīng)用于高端通信和軍事工業(yè)，而我國(guó)卻只能提供芳綸纖維材料。
Nature子刊：充電可使材料獲得抗菌性能
近日，中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了一種新的電對(duì)材料的作用方式，可以使材料獲得抗菌性能。該研究結(jié)果于5月24日發(fā)表在《自然-通訊》期刊上
材料和電之間存在密切的關(guān)聯(lián)。如基于摩擦起電的現(xiàn)象，通過選擇合適的材料和電路設(shè)計(jì)，可成功制備將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的摩擦納米發(fā)電機(jī)。而將電場(chǎng)作用于材料時(shí)，也可對(duì)材料的多方面性質(zhì)產(chǎn)生影響，如改變材料的電荷數(shù)量和電荷分布。如在鈦基材料的表面通過離子注入的方式引入銀、鋅等納米顆粒，可由于在銀、鋅納米顆粒的周圍與鈦基底發(fā)生微觀的電化學(xué)反應(yīng)而使得鈦基底獲得抗菌性能。又如通過化學(xué)修飾，在材料表面修飾上帶正電荷的高分子，使得材料表面的電荷發(fā)生改變，也可使原本不具備抗菌能力的材料獲得抗菌性能。再者可以引入電場(chǎng)直接作用在納米材料表面，由于納米材料的小尺寸，可以在表面形成高壓電場(chǎng)，對(duì)細(xì)菌造成電穿孔，也可造成殺菌的效果。
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芳綸纖維的最新內(nèi)容
常用的纖維包括：
玻璃纖維（GFRP）
碳纖維
芳綸纖維（AFRP）
陶瓷纖維
聚合物纖維
礦物纖維
天然纖維（NFRP）
所用樹脂包括環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂和聚氨酯樹脂。
復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）一般指黏均分子量在100萬以上的線性長(zhǎng)鏈聚乙烯材料，具有高強(qiáng)度、耐沖擊、耐磨損、自潤(rùn)滑、耐化學(xué)腐蝕、耐低溫等優(yōu)異性能，利用其制備的纖維是世界三大高性能纖維之一，其比強(qiáng)度和比模量更是優(yōu)于碳纖維以及芳綸纖。
邀請(qǐng)本土及全球全行業(yè)用戶企業(yè)參與，包括：
國(guó)家及各地方主管部門領(lǐng)導(dǎo)、大型企事業(yè)、機(jī)關(guān)單位、行業(yè)組織、科研院校等相關(guān)單位；
高端買家行業(yè)覆蓋：航空航天、汽車工業(yè)、化工紡織、機(jī)械制造、醫(yī)療器械、運(yùn)動(dòng)器材、體育用品、建筑材料等應(yīng)用領(lǐng)域；
復(fù)合材料及其他制品的節(jié)能、環(huán)保回收、再生利用、修補(bǔ)等技術(shù)及設(shè)備;碳纖維、芳綸纖維、高分子聚乙烯纖維、可再生生物纖維等先進(jìn)增強(qiáng)、
(a) MXene/PINF氣凝膠在環(huán)境溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)； (b) MXene/PINF氣凝膠的紅外圖像；(c) 用酒精火焰加熱的非洲百子蓮照片；（d）不同氣凝膠（ANF：芳綸納米纖維；NF：納米纖維；CS：殼聚糖；MT：蒙脫石；CNT：碳納米管；CNF：纖維素納米纖維）的隔熱性能比較。
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雖然導(dǎo)熱聚合物基體(聚四氟乙烯、聚酰亞胺、芳綸和纖維素納米纖維等)復(fù)合紙由于其成本低、加工工藝簡(jiǎn)單，但其本身耐熱性差或機(jī)械性能差，在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。或者低導(dǎo)熱率限制了它們的應(yīng)用，不再保證高端電子電器熱管理領(lǐng)域的穩(wěn)定性和可靠性。
在已知的有機(jī)纖維中，PBO纖維具有最高的熱分解溫度(650℃)、最佳的拉伸強(qiáng)度(5.8 GPa)和拉伸模量(280 GPa)，被譽(yù)為21世紀(jì)的超級(jí)纖維。
通過對(duì)具有氫鍵和π-π相互作用的石墨烯納米片/芳綸納米纖維(GNS/ANF)復(fù)合水凝膠網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行平面內(nèi)拉伸，抑制了石墨烯納米片在干燥過程中由于毛細(xì)作用力導(dǎo)致的向內(nèi)收縮，消除了石墨烯納米片的褶皺并使之在平面內(nèi)高度取向排列，從而產(chǎn)生了快速的面內(nèi)熱傳遞通道。
作為概念驗(yàn)證，選擇芳綸納米纖維(ANFs)和聚乙烯醇(PVA)作為氣凝膠的主要成分，其中PVA在第一次凝膠化過程中形成彈性的構(gòu)型可編輯凝膠網(wǎng)絡(luò)，ANF在第二次凝膠化過程中形成構(gòu)型鎖定凝膠網(wǎng)絡(luò)。TC策略保證了所制備的ANF-PVA (AP)氣凝膠既具有高韌性，又具有構(gòu)型編輯能力。綜上所述，通過軟-硬調(diào)制得到具有特殊構(gòu)型的堅(jiān)韌氣凝膠，為突破氣凝膠的性能限制，拓展氣凝膠的應(yīng)用領(lǐng)域提供了巨大的機(jī)會(huì)。
通過定向致密化和碳化，具有優(yōu)先構(gòu)建塊取向的層狀芳綸納米纖維/碳納米管雜化氣凝膠膜的機(jī)械強(qiáng)度和電導(dǎo)率都得到了顯著提高此外，相對(duì)于孔隙隨機(jī)分布的纖維素氣凝膠，具有高各向異性的纖維素塊狀氣凝膠經(jīng)定向冷凍干燥后的力學(xué)性能得到了顯著提高。因此，納米多孔氣凝膠纖維的納米結(jié)構(gòu)取向排列可能是獲得更好的力學(xué)性能的有效途徑。
另一種方法是在PI基體上涂覆偶聯(lián)劑DMF（二甲基甲酰胺，是各種化學(xué)反應(yīng)中常用的有機(jī)溶劑），以改善芳綸纖維的表面粗糙度和界面剪切應(yīng)力。這些處理有助于制造更堅(jiān)固、更耐用的材料。[55] .
芳綸漿粕由于其獨(dú)特的物理特性（例如改善成分的原纖化）而在其中影響力最大。它通過賦予更好的預(yù)成型件生坯強(qiáng)度來簡(jiǎn)化加工助劑[56]。僅添加原料的芳綸纖維不充分并且溫度較高。
國(guó)外熱塑性復(fù)合材料制造商主要提供的熱塑性復(fù)合材料有碳纖維、玻璃纖維及芳綸纖維增強(qiáng)的聚醚酰亞胺（PEI）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酮酮（PEKK）等高性能熱塑性樹脂。這其中以荷蘭TenCate 公司的材料體系及應(yīng)用技術(shù)體系最為完整。
