《芳香族酰胺》PPT课件.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,芳香族聚酰胺纤维,简介,芳香族聚酰胺,(aromatic polyamide),大分子的主链由芳香环和酰胺键构成，其中至少85的酰胺键直接与两个芳香环键合，既每个重复单元的酰胺基中的氮原子和羰基分别与一个芳香环中的碳原子相连接由此类聚合物制得的纤维称为芳香族聚酰胺纤维,(Aramid fiber),，在我国此类纤维被称作芳纶芳香族聚酰胺纤维,简介,芳纶发明于20世纪60年代，美国杜邦公司于70年代初,首先,实现了工业化生产杜邦公司把芳纶的发明和产业化称之为合成纤维发展史上的第二个里程碑目前，美、德、日、俄等国都已实现了工业化生产，并且芳纶的产能和产量还在继续增长,我国于20世纪70年代开始研究芳纶，经过多年的努力，已基本掌握生产工艺和技术我国,2010年的生产能力约为5000吨/年芳香族聚酰胺纤维,简介,芳香族聚酰胺的主要品种,芳香族聚酰胺纤维,对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维,对位芳香族聚酰胺,(PPTA),纤维,即聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，是1972年由杜邦公司首先实现工业化生产的，商品名为,Kevlar,。

1986年荷兰的,Akzo Noble,公司开发出,Twaron,纤维，随后日本帝人公司的,Technora,纤维和俄罗斯的,Aroms,纤维也相继出现以上纤维均属,PPTA,纤维我国于二十世纪八十年代中研制出与,Kevlar,结构一致的,PPTA,纤维，命名为芳纶1414芳香族聚酰胺纤维,在加入了LiCl、CaCl,2,等盐的N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶剂体系中，严格等摩尔比的对苯二胺和对苯二甲酰氯在温和条件下(0-20C)进行缩聚反应对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维,聚合物的制备,：,低温溶液缩聚法,芳香族聚酰胺纤维,聚合体系必须严格保持无水，否则聚合将难以进行在N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶剂中加入了LiCl、CaCl,2,等盐，可增强体系的溶剂化作用，促进缩聚反应的程度对苯二胺和对苯二甲酰氯的反应很快，反应开始后几分钟就出现爬杆现象，接着产生凝胶，当反应生成物达到所要求的分子量时，即停止反应经过萃取、水洗、粉碎、干燥，即成为所需的PPTA纺丝原料对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维,聚合物的制备,：,低温溶液缩聚法,芳香族聚酰胺纤维,PPTA只能溶解于无水硫酸中，在一定温度、浓度范围内形成向列型,液晶,纺丝液，然后经干喷-湿纺液晶纺丝制成PPTA纤维。

对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维,纺丝,：,干喷-湿纺液晶纺丝,芳香族聚酰胺纤维,液晶溶液具有宏观流动性、连续性、有序性和各向异性，向列型液晶是液晶溶液中出现具有光学各项异性的有序区向列型液晶溶液是能纺出高强高模纤维的纺丝溶液对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维,纺丝,：,干喷-湿纺液晶纺丝,液晶态PPTA的刚性链,大分子,在纺丝溶液中能够完全伸展，并在部分区域呈,平行排列,的状态当经受剪切作用时，向列型液晶态聚合物的,分子链和晶体,都会进一步沿轴向,平行排列,，从而保证纤维具有非常高的取向度经过适当的热处理和拉伸，刚性,伸直链构象、分子链平行取向和结晶结构,都被保留下来，从而使得PPTA纤维具有,极高的强度和模量,芳香族聚酰胺纤维,分子中的骨架原子通过,强共价键,结合，键能非常大长链分子中的酰胺基被苯环间隔且与苯环形成共轭效应，内旋转位能相当高，键的自由旋转受阻，酰胺基和苯环能在一个平面内稳定共存，大分子呈平面,刚性伸直链,构象对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维,结构,芳香族聚酰胺纤维,PPTA分子中含有较多的,极性基团,，分子相互作用力非常强经液晶纺丝后，大分子之间,平行排列,，分子间的空隙较小。

分子链上的酰胺基能够在,相邻,分子间形成,很强的,氢键,作用,，使聚合物具有良好的规,整,性,PPTA纤维具有,较高的结晶度,，且结晶相对较完善对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维,结构,芳香族聚酰胺纤维,PPTA的结晶结构属单斜晶系,结晶单元尺寸为a=7.87，b=5.19，c=12.9，其链段和c轴(纤维轴向)之间的取向角为6，c轴几乎平行于分子链方向,平行分子链间严格对齐，由氢键交联形成bc片晶对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维,结构,芳香族聚酰胺纤维,PPTA纤维的结构模型,：,褶裥层结构模型,PPTA大分子之间平行排列，分子之间空隙较小，酰胺基和苯环交替出现，有利于相邻分子链之间产生大量的侧向氢键，由氢键连接的分子平行堆砌成片状微晶相邻的片状微晶之间主要由范德华力结合在一起对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维,结构,芳香族聚酰胺纤维,PPTA纤维其强度比一般有机纤维高3倍以上,模量是尼龙的10倍，涤纶的9倍，钢丝的23倍,比重只有钢丝的1/5左右，因此其比强度相当于钢丝的6-7倍，作为结构材料可以替代钢铁及钛合金等金属材料,对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维,力学,性能,PPTA纤维横向强度(压缩强度和剪切强度）比纵向拉伸强度低很多,耐疲劳性问题较突出。

为什么？,芳香族聚酰胺纤维,玻璃化温度为345，分解温度为560，极限氧指数为2830%耐热性能接近无机纤维，在高温下不熔融,，并,可以保持较高的强,度和,较好的尺寸稳定性有很强的自熄性和阻燃性,对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维,热性能,芳香族聚酰胺纤维,对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维,化学性能,PPTA纤维不溶于绝大多数有机溶剂，仅溶于浓硫酸、甲磺酸等少数溶剂中PPTA纤维不仅须防止紫外光照射，而且不可暴露于阳光中PPTA纤维吸湿性强，吸湿后纤维性能变化大，应密闭保存,芳香族聚酰胺纤维,间,位芳香族聚酰胺(,PMIA,)纤维,间位芳香族聚酰胺,(PMIA),纤维，即聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，是由美国杜邦公司开发并于1967年实现工业化生产，商品名为,Nomex,之后，日本帝人公司于1971也开发出类似产品，商品名为,Conex,PMIA,纤维的市场基本上由美国杜邦和日本帝人两家公司占领1996年，这两家公司共同投资在香港注册兴建杜邦帝人先进纤维公司，生产主要面向中国市场的,PMIA,纤维，商品以,Metamax,为商标，原,Nomex,和,Conex,商标停止在中国使用在我国,PMIA,纤维被称为芳纶1313,。

芳香族聚酰胺纤维,在氮气保护下，先将,间苯二胺,溶解在N,N-2-二甲基乙酰胺溶剂中，然后将体系温度冷却至0以下，边搅拌边缓慢加,间苯二甲酰氯,，反应体系自升温到50,-,70反应1小时至平衡加入氢氧化钙以中和反应生成的氯化氢，中和产物作为助溶剂增加体系的稳定性，所得的溶液可以直接进行纺丝,聚合物的制备,：,溶液缩聚,间,位芳香族聚酰胺(,PMIA,)纤维,芳香族聚酰胺纤维,将溶液缩聚所得的纺丝液(约含20%PMIA聚合物、,9%CaCl,2,的N,N-2-二甲基乙酰胺溶液)经过滤后加热到150160，经过160的喷丝头进入温度为265纺丝甬道，甬道长度为5,.5,m，气氛为氮气、二氧化碳和少于8%的氧气得到的初生纤维因带有大量的无机盐，需经过多次沸水水洗，然后在300 左右进行拉伸，拉伸倍数为4,-,5倍,纺丝,：,干,法,纺丝,间,位芳香族聚酰胺(,PMIA,)纤维,芳香族聚酰胺纤维,PMIA纤维大分子中的酰胺基团,与,间位苯基相互连接，其共价键没有共轭效应，内旋转位能相对于PPTA低一些，大分子链呈现,柔性链结构,结构,间,位芳香族聚酰胺(,PMIA,)纤维,芳香族聚酰胺纤维,纤维的结晶结构为三斜晶系，结晶尺寸a=5.27，b=5.25，c=11.3，=111.5，=111.4,，,=88.0。

c轴的长度表明它比完全伸直链短9%苯环和酰胺之间以及C-N键的旋转位能较高，阻碍了PMIA分子链成为完全伸直链构象晶体内相邻分子链间的氢键作用强烈，使PMIA纤维化学结构稳定结构,间,位芳香族聚酰胺(,PMIA,)纤维,芳香族聚酰胺纤维,PBA通常由对氨基苯甲酰氯或亚硫酸胺苯甲酰氯在极性有机溶剂中经低温缩聚制得PBA溶液可以直接纺丝，也可制成粉末，粉末溶于溶剂配成向列型液晶再纺丝纺丝采用干喷-湿法纺丝聚合物的制备及纺丝,聚对苯甲酰胺(PBA)纤维,芳香族聚酰胺纤维,PBA分子链完全伸直，取向度高达97%，具有规整的超分子结构，结晶度高，结晶结构属单斜晶系PBA纤维比PPTA纤维的拉伸强度低约20%，但拉伸模量却高出50%PBA纤维的分解温度(474)比PPTA纤维的(560)低，但PBA纤维在高温下的强度保持率和热老化性能优于PPTA纤维纤维的结构与性能,聚对苯甲酰胺(PBA)纤维,。