Kiến thức

Tính chất của vật liệu tổng hợp sợi aramid và ứng dụng của chúng

Jun 30, 2023 Để lại lời nhắn

Sợi Aramid là tên viết tắt của sợi polyamit thơm, có hai loại chính: một là sợi polyterephthalyl-p-phenylenediamine (PPDA), chẳng hạn như Kevlar-49 của DuPont của Hoa Kỳ, TwaronHM của Công ty Enka của Hà Lan , aramid 1414 của Trung Quốc, v.v.; Loại còn lại là sợi polyparabenamide (PBA), như Kevlar-29, aramid 14, v.v. Kevlar-49 là loại sợi hữu cơ được DuPont phát triển vào cuối những năm 60 của thế kỷ 20 và được thương mại hóa vào những năm 70 của thế kỷ 20. Đây là loại vật liệu mới có các đặc tính ưu việt như cường độ cao, mô đun cao, chịu nhiệt độ cao và mật độ thấp. Sợi Kevlar{11}} chủ yếu được sử dụng trong các bộ phận composite như hàng không, hàng không vũ trụ, đóng tàu, thiết bị y tế và đồ thể thao. Do hiệu suất tuyệt vời và tính đặc biệt của phạm vi ứng dụng, lĩnh vực ứng dụng sẽ tiếp tục được phát huy.

 

Tính chất cơ học của sợi aramid khác với các sợi hữu cơ khác ở chỗ độ bền kéo và mô đun ban đầu của chúng cao, trong khi độ giãn dài của chúng thấp. Sợi aramid có tính chất cơ học tuyệt vời trong sợi hữu cơ. Chuỗi phân tử của aramid bao gồm các vòng benzen và các nhóm amit được sắp xếp theo một định luật nhất định. Vị trí của nhóm amit nằm ở vị trí thẳng của vòng benzen nên polyme này có tính đều đặn tốt nên sợi aramid có độ kết tinh cao. Chuỗi phân tử kết tụ cứng nhắc này có tính định hướng cao theo hướng trục của sợi và các nguyên tử hydro trên chuỗi phân tử sẽ kết hợp với các nhóm carbonyl của cặp amide trên chuỗi phân tử còn lại để tạo thành liên kết hydro, trở thành liên kết ngang giữa các phân tử polymer.

Cũng có thể thấy rằng vật liệu tổng hợp Kevlar{0}} và aramid 1414 có lợi thế đáng kể so với vật liệu tổng hợp được gia cố bằng sợi thủy tinh về mật độ và độ bền. Ngoài ra, khi thử nghiệm vật liệu tổng hợp đơn hướng Kevlar-49 và aramid 1414 dưới lực kéo, đường cong ứng suất-biến dạng thu được trước khi đứt là một đường thẳng, nhưng trong thử nghiệm nén, chúng đàn hồi dưới ứng suất thấp và dẻo dưới ứng suất cao , Kevlar-49 và vật liệu composite aramid 1414 Đặc tính nén độc đáo này rất giống với độ bền của kim loại và có ý nghĩa ứng dụng nhất định trong các điều kiện cụ thể.

 

Sợi aramid và các loại sợi hữu cơ khác, như sợi thủy tinh, có thể dễ dàng dệt thành nhiều loại vải. Việc sử dụng các loại vải này mang lại sự thuận tiện lớn cho quá trình đúc composite, và sợi xơ aramid chủ yếu được sử dụng để tăng cường vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo nhằm cải thiện độ bền đứt của vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo. Theo báo cáo dữ liệu, khi vật liệu nền chứa 20% sợi aramid, nó có thể cải thiện đáng kể các tính chất cơ học của composite.

 

Vật liệu tổng hợp Aramid có đặc tính chịu nén kém, chỉ bằng một nửa so với vật liệu tổng hợp sợi thủy tinh. Nếu một loại sợi khác được thêm vào để tạo thành hỗn hợp lai, khả năng chịu nén của nó có thể được cải thiện đáng kể. Do hệ số giãn nở nhiệt của sợi aramid và sợi carbon rất gần nhau nên hai loại sợi này đặc biệt thích hợp để sử dụng hỗn hợp ở các tỷ lệ khác nhau. Vật liệu composite trộn với aramid và than chì có thể khắc phục được nhược điểm chính là giá thành cao của vật liệu tổng hợp than chì và khả năng gãy xương đột ngột do độ bền kém. Aramid được trộn với sợi thủy tinh, có thể khắc phục nhược điểm về độ cứng kém của vật liệu tổng hợp sợi thủy tinh. Khi gặp những công dụng đặc biệt, vật liệu composite có nhiều cách phối trộn và sử dụng, có thể phù hợp hợp lý tùy theo yêu cầu sử dụng.

 

Ngoài ra, việc trộn aramid và carbon, boron và các loại sợi mô đun cao khác có thể đạt được cường độ nén cần thiết cho cấu trúc ứng dụng và các đặc tính độc đáo của nó là không thể so sánh được với các vật liệu gia cố sợi khác. Ví dụ, vật liệu lai bao gồm 50% sợi aramid và 50% sợi carbon cường độ cao với nhựa epoxy có độ bền uốn hơn 620MPa. Độ bền va đập của vật liệu composite sau khi trộn gấp khoảng hai lần so với sợi carbon cường độ cao và nếu trộn sợi than chì có mô đun cao, độ bền va đập sẽ được cải thiện rất nhiều.

 

Gửi yêu cầu