芳綸纖維Ⅲ纜繩的六大優(yōu)異性能介紹
芳綸是由芳香族聚酰胺樹(shù)脂紡成的纖維,1972年首先由美國杜邦公司研制成功,隨后俄羅斯、荷蘭、日本及我國都研制出具有抗彈性能的高性能芳綸纖維。
我國將芳綸纖維劃分為:
芳綸Ⅰ,也稱(chēng)芳綸14,指聚對苯甲酰胺(PBA)纖維;
芳綸Ⅱ,也稱(chēng)芳綸1414,指聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)纖維;
與芳綸Ⅱ相比,芳綸Ⅲ的分子結構更復雜、力學(xué)性能更優(yōu)異。芳綸Ⅲ是一種具有雜環(huán)結構的三元共聚對位芳香族聚酰胺纖維,由對苯二胺、對苯二甲酰氯、含有雜環(huán)結構的二胺等三種單體共縮聚而成,故稱(chēng)芳綸Ⅲ,也稱(chēng)雜環(huán)芳綸。芳綸Ⅲ的雜環(huán)結構使其具有超高強度和超高模量,并且在耐高溫、耐沖擊、耐磨損、透波等方面均具有優(yōu)異性能,而且也更有利于纖維與樹(shù)脂的復合,從而綜合抗彈性能更優(yōu)異。另外,芳綸Ⅲ還克服了芳綸Ⅱ、PBO纖維的耐紫外性能較差等缺點(diǎn),可以說(shuō)芳綸Ⅲ纜繩是當今世界上已批產(chǎn)的綜合性能最好的有機纖維。
芳綸Ⅲ目前已廣泛應用于各種武器裝備上,其對促進(jìn)武器裝備的輕量化、小型化、隱身化、增強防護性能起到了至關(guān)重要的作用,己發(fā)展成為現代國防軍工關(guān)鍵性的支撐材料。而芳綸Ⅲ是集結構承載和功能于一身的高性能特種材料,自身具有輕質(zhì)高強、抗沖擊、耐高溫、柔韌、耐磨等優(yōu)異性能。
1、耐熱和耐熱老化性
芳綸Ⅲ纜繩具有突出的耐熱性和耐熱老化性,在氮氣環(huán)境中溫度達到538℃或在空氣環(huán)境中溫度達到520℃時(shí)才會(huì )分解。當芳綸Ⅲ纜繩被加熱到900℃時(shí)質(zhì)量殘余量還有58%,且只發(fā)生了碳化而不熔融,具有非常好的熱穩定性。另外,芳綸Ⅲ纜繩產(chǎn)品比進(jìn)口芳綸1414(Kevlar、Twaron)具有更優(yōu)異的抗熱老化性能。
2、耐化學(xué)性
芳綸Ⅲ纜繩能耐絕大多數的化學(xué)物質(zhì),具有優(yōu)異的耐酸堿性,而且耐有機溶劑、漂白劑以及抗蟲(chóng)蛀和霉變,對橡膠有良好的黏附性。例如,在高溫酸溶液處理后,芳綸Ⅲ纜繩的斷裂強度可以保持在處理前的80%以上,斷裂伸長(cháng)率可保持在處理前的90%以上;在高溫堿溶液處理后,芳綸Ⅲ纜繩的斷裂強度能保持在處理前的94.5%以上。因此在芳綸家族中,芳綸Ⅲ纜繩的耐高溫酸堿性為最優(yōu)。
3、力學(xué)性能
芳綸Ⅲ纜繩力學(xué)性能居批產(chǎn)有機纖維之首。中藍晨光芳綸Ⅲ纜繩的抗拉強度范圍為4400~5500MPa,比芳綸1414高出30%~50%,超過(guò)高強型碳纖維T700水平;動(dòng)態(tài)模量的范圍是150~180GPa,僅次于鋼絲和碳纖維;密度僅為1.43~1.45g/cm3,屬輕質(zhì)高強材料,其復合材料減重效果明顯。
4、表面浸潤性
芳綸Ⅲ纜繩的表面浸潤性?xún)?yōu)于芳綸1414,由于其與水的接觸角較小,并且其表面存在不均勻的淺溝槽,能夠增加比表面積,當樹(shù)脂基體潤濕纖維,能滲入纖維表面溝槽中,與之形成機械鉚釘式的結合。因此,相較于芳綸1414,芳綸Ⅲ纜繩能形成更高的機械式結合力和更強的范德華力物理吸附作用,有利于增強纖維與樹(shù)脂間的界面結合力。
5、阻燃性
芳綸Ⅲ纜繩具有優(yōu)異的阻燃特性,其極限氧指數高達42%,因此當它離開(kāi)火焰時(shí)不會(huì )繼續燃燒。其抗燃性能好,不產(chǎn)生后燃燒,不幫助燃燒。
6、穩定性
芳綸Ⅲ纜繩可以長(cháng)時(shí)間使用而不改變屬性,耐濕性好,具有良好的生物穩定性。相比之下,普通芳綸的耐濕性較差,濕的芳綸會(huì )迅速失去其性能。如果將芳綸Ⅲ纜繩在熱水中放置一個(gè)月,其強度損失較。◤姸缺A袈矢哂谄渌季]50%~70%)。此外,芳綸Ⅲ纜繩尺寸穩定性好,具有非常低的熱收縮率,當在300~350℃使用時(shí),芳綸Ⅲ纜繩纖維幾乎沒(méi)有收縮,在400~450℃的溫度下使用時(shí)收縮不超過(guò)4%,同時(shí)芳綸Ⅲ纜繩具有非常高的熱穩定性,在高溫下使用不會(huì )喪失其特性。