Арамидное волокно — это аббревиатура ароматического полиамидного волокна, существует две основные категории: одна — волокно из политефталил-п-фенилендиамина (ППДА), такое как кевлар -49 компании DuPont в США, TwaronHM компании Enka из Нидерландов. , арамид 1414 Китая и др.; Другой тип — волокна из полипарабенамида (ПБА), такие как кевлар-29, арамид 14 и т. д. Кевлар-49 — это органическое волокно, разработанное компанией DuPont в конце 60-х годов 20-го века и коммерциализированное в 70-х годах. 20 века. Это новый тип материала с превосходными свойствами, такими как высокая прочность, высокий модуль упругости, устойчивость к высоким температурам и низкая плотность. Кевларовое волокно-49 в основном используется в составных деталях, таких как авиация, аэрокосмическая промышленность, судостроение, медицинское оборудование и спортивные товары. Благодаря отличным характеристикам и специфичности области применения, область применения будет и дальше развиваться.
Механические свойства арамидных волокон отличаются от других органических волокон тем, что их прочность на разрыв и начальный модуль высоки, а относительное удлинение низкое. Арамидное волокно обладает превосходными механическими свойствами среди органических волокон. Молекулярная цепь арамида состоит из бензольных колец и амидных групп, расположенных по определенному закону. Положение амидной группы находится в прямом положении бензольного кольца, поэтому этот полимер обладает хорошей регулярностью, что приводит к высокой степени кристалличности арамидных волокон. Эта жесткая агломерированная молекулярная цепь сильно ориентирована в осевом направлении волокна, и атомы водорода в молекулярной цепи объединяются с карбонильными группами амидной пары в другой молекулярной цепи, образуя водородные связи, становясь поперечной связью между молекулами полимера.
Также можно видеть, что композиты из кевлара-49 и арамида 1414 имеют значительные преимущества перед композитами, армированными стекловолокном, с точки зрения плотности и прочности. Кроме того, когда однонаправленные композиты из кевлара-49 и арамида 1414 испытываются на растяжение, кривая растяжения, полученная до разрушения, представляет собой прямую линию, но при испытании на сжатие они эластичны при низком напряжении и пластичны при высоком напряжении. , кевлар-49 и арамидные композиционные материалы 1414. Это уникальное свойство сжатия очень похоже на вязкость металлов и имеет определенное прикладное значение в определенных условиях.
Арамидные волокна и другие органические волокна, например стекловолокна, легко вплетаются в различные ткани. Использование этих тканей значительно упрощает процесс формования композитов, а арамидные штапельные волокна в основном используются для упрочнения термопластичных композитов с целью улучшения прочности термопластичных композитов на разрыв. Термопластичные композиты, армированные штапельным волокном, в основном за счет вытягивания штапельных волокон из матричного материала. Когда содержание волокон достаточно мало, пластичную матрицу можно превратить в пластичный композит. По мере увеличения содержания волокна прочность композита увеличивается. Согласно отчетам, когда матричный материал содержит 20% арамидного волокна, это может значительно улучшить механические свойства композита.
Арамидные композиты имеют плохие свойства при сжатии, примерно в два раза хуже, чем у композитов из стекловолокна. Если для создания гибридного композита добавить еще одно волокно, его сопротивление сжатию можно значительно улучшить. Поскольку коэффициент теплового расширения арамидных и углеродных волокон очень близок, эти два волокна особенно подходят для смешанного использования в разных пропорциях. Композиционные материалы, смешанные с арамидом и графитом, могут преодолеть основные недостатки, связанные с высокой ценой графитовых композитов и внезапным разрушением из-за плохой прочности. Арамид смешан со стекловолокном, что позволяет устранить недостатки плохой жесткости стекловолокнистых композитов. При возникновении особых применений существует множество способов смешивания и использования композитных материалов, которые можно разумно подобрать в соответствии с требованиями использования.
Кроме того, смешение арамида и углеродных, борных и других высокомодульных волокон позволяет получить прочность на сжатие, необходимую для применяемой структуры, а его уникальные свойства несравнимы с другими волокнистыми армирующими материалами. Например, гибридный материал, состоящий из 50 % арамидного волокна и 50 % высокопрочного углеродного волокна с эпоксидной смолой, имеет прочность на изгиб более 620 МПа. Ударная вязкость композитного материала после смешивания примерно в два раза выше, чем у одного только высокопрочного углеродного волокна, а если смешать высокомодульное графитовое волокно, ударная вязкость будет значительно улучшена.