凡聚合物大分子主鏈是由芳香環和酰胺鍵構成的聚合物都稱為芳香族聚酰胺聚合物（樹脂）。由它紡織而成的纖維總稱為芳香族聚酰胺纖維，中國簡稱芳綸纖維。芳綸纖維主要有兩大類：一類是全芳族聚酰胺纖維；另一類是雜環聚芳酰胺纖維。雖然可合成應用的品種很多，但目前可供復合材料使用的主要品種有聚對苯二甲酰對苯二胺（PPTA）、聚間苯二甲酰間苯二胺（MPIA）、聚對苯甲酰胺（PBA）、和共聚芳酰胺纖維。 芳綸纖維具有耐高溫、高強度、高模量和低密度（1.39~1.44g/cm3)的特性。但是芳綸纖維耐酸、耐堿性和耐化學介質的能力較差。不同種類的芳綸纖維具有不同的特性。 ⑴PPTA纖維 PPTA是芳綸纖維應用最為普遍的一個品種。PPTA纖維具有微纖結構、皮芯結構、空洞結構等不同形態結構的超分子結構，這些結構特點是形成各類PPTA纖維不同強度、不同模量性能的基礎。 ⑵PBA纖維 PBA纖維具有與PPTA纖維相似的主鏈結構。此外。熱老化性能和高溫下的強度保持率也比PPTA高。這些性能使其更有利于用作復合材料的增強材料。 ⑶對位芳酰胺共聚纖維 采用新的二胺或第三單體合成新的芳綸是提高芳綸纖維性能的重要途徑。目前主要的品種有日本帝人公司的Technora纖維和俄羅斯的CBM及APMCO纖維。 ①Technora纖維 它是由對苯二甲酰氯與對苯二胺及第三單體3,4’-二氨基二苯醚在N,N’-二甲基乙酰胺等溶劑中經低溫縮聚而成的。纖維的密度僅為1.39g/cm3，拉伸強度達到3.40GPa，拉伸模量達到64GPa,斷裂伸長率達到4.6%，熱分解溫度在500℃以上。 ②聚對芳酰胺苯并咪唑纖維 芳雜環共聚芳綸纖維，一般認為它是在元PPTA的基礎上引入對亞苯基苯并咪唑類雜環二胺，經低溫縮聚而成的三元共聚芳酰胺體系，紡絲后再經高溫熱拉伸而成。據介紹，CBM纖維結構中含有叔胺基，它提供了多個空軌道，能吸收苯二甲酰胺芳香環上的π電子，并可進一步雜化，形成更為穩定的化學鍵，因此使其纖維強度優于PPTA，這是一種非晶體型的高分子結構。 芳綸纖維干紗的單絲和復絲測得的纖維強度，并不能真實的反應芳綸纖維復合材料的性能，因為芳綸纖維是皮-芯結構。基體樹脂對其復合材料的性能影響是不能忽視的。芳綸纖維復合材料字啊密度和強度方面，比起玻璃纖維復合材料具有更顯著的優異性能，除壓縮強度、剪切強度略低外，其它性能均高于玻璃纖維復合材料。芳綸纖維復合材料最突出的性能是它具有高應力-斷裂壽命，良好的循環耐疲勞性能和顯著的振動阻尼特性，芳綸纖維與碳硼等高模量纖維的混合，可得到應用上需要的高的壓縮強度、剪切強度，是使用任何單一纖維增強材料所不能比擬的。芳綸纖維增強環氧樹脂基復合材料主要用于航空航天領域中。芳綸纖維/環氧基復合材料還大量應用于制造先進的軍用飛機。此外，芳綸纖維/環氧樹脂制備的含有金屬內襯的壓氣瓶在航天航空領域中也得到廣泛的應用。 芳綸纖維/環氧基復合材料還用于戰艦和航空母艦的防護裝甲和聲吶導流罩等。芳綸纖維復合材料板、芳綸與金屬復合裝甲板已廣泛應用于防彈裝甲車、直升機防彈板和防彈頭盔等。芳綸纖維增強環氧樹脂基復合材料可以用于制造弓箭、弓弦、羽毛球拍等體育運動器件。還廣泛應用在制成高性能集成電路和底線膨脹系數印刷電路板等電子絕緣設備中。 |