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收藏  |   举报 2022-06-01 14:57   关注:370   回答:1

芳纶纤维复合材料特点

已解决 悬赏分:20 - 解决时间 2022-06-07 11:45
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1 高抗冲击性和抗裂性
芳纶纤维具有优异的抗冲击性能,并且由于其坚韧且可吸收大量能量而在压力下不会破裂。它广泛用于制造防弹背心、船只、皮艇以及军用车辆部件的装甲。芳纶纤维复合材料的抗冲击性能是碳纤维复合材料的5倍(采用落锤冲击方法测试)。这种非凡的抗撞击或抗子弹能力是由形成芳纶结构的长原子链造成的。
鉴于优异的抗冲击特性,芳纶纤维被广泛用于制造防弹背心和坦克装甲材料的军事用途。防弹背心通常是由几十层芳纶(例如Kevlar)组成的材料制成,并在两层之间包括一个陶瓷板。一些装甲车(如美国M1坦克)所用的防护罩是由钢-芳纶-钢材料制成的,可以抵抗直径达700mm的反坦克导弹。

2 低密度/低重量
芳纶纤维具有极低的重量,这是制造复合材料的一个优势。虽然碳纤维复合材料本身被认为非常轻,但是芳纶纤维复合材料比碳纤维复合材料轻约20%。在复合材料中使用芳纶织物可增加抗冲击和耐磨性,并降低了复合材料元件的重量。
芳纶纤维的密度约为1.45g/cm³,而芳纶与环氧树脂的复合材料的密度约为1.3g/cm³。该计算基于环氧树脂与固化剂~1.1g/cm³的混合密度,以及复合材料生产过程中采用的先进技术,即高压釜预浸料。而在通常被认为非常轻的碳纤维复合材料中,其密度接近1.55g/cm³,综合对比,芳纶纤维复合材料比碳纤维复合材料轻20%。

如何比较芳纶纤维复合材料和金属的重量?铝为2.7g/cm³,钛为4.5g/cm³,钢为7.9g/cm³,因此,芳纶纤维复合材料比铝轻2倍,比钛轻3或4倍,比钢轻6倍。

3 刚度适中,介于玻璃纤维和碳纤维之间
芳纶纤维复合材料比玻璃纤维复合材料具有更高的刚度,但也明显低于碳纤维复合材料。芳纶纤维和碳纤维相似,有许多类型的纤维,包括标准、中等和高模量的纤维,它们可提供不同的刚度和强度。

不同种类纤维的刚度如下所示:
玻璃纤维织物——从72GPa(标准E-玻璃)到87GPa(S-增强强度的玻璃织物);
碳纤维织物——从230GPa(东丽T300)到588GPa(东丽HM级M60J);
芳纶纤维织物——从96GPa(标准芳纶即Kevlar 129)到186GPa(飞机/航空工业中使用的芳纶即Kevlar 149)。

综上所述,由标准织物制成的芳纶复合材料的刚度比玻璃纤维复合材料高30-40%,与碳纤维复合材料相比则要低50%。

4 耐磨性
芳纶纤维复合材料已经广泛应用于易磨损的零部件,如保护赛车发动机的防滑板。芳纶通常被萃取工业(如采矿工业)用于加固输送带的橡胶带,并确保更高的强度和耐磨性,据Kevlar制造商称,加固后可使耐磨性提高50-70%。由于这些特性,该材料可用于复合材料以及工作服,如使用芳纶织物的防割安全手套,如Twaron或Kevlar。

5 低介电常数
芳纶纤维复合材料的介电常数低至〜3.85(10 GHz),保证了信号穿透芳纶防护罩/天线罩的良好性能和强度。这种天线广泛用于军事目的,例如在军用飞机上。

6.其他特性
芳纶纤维具有低热膨胀特性,在高温下非常稳定,几乎为零,热膨胀系数略为负,相当于(-2.4 x 10⁻⁶ /°C)。芳纶纤维是很好的绝缘体,不导电。
芳纶纤维复合材料的一种特殊性能与振动吸收相关,因此可用于制造承受振动的部件,如飞机结构部件.

7.与其他织物加工混合复合材料
芳纶纤维织物可根据需要进行参数调整,用于碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料,为复合材料产品的供应商提供了多种可能性。
对于碳纤维复合材料,可以通过添加几层芳纶纤维织物来提高抗冲击性能。由50%的碳纤维和50%的芳纶纤维组合而成的混杂复合材料,与仅由碳纤维制成的复合材料相比,抗冲击性能最高可提高25%。
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