第二章3凯夫拉纤维课件

一、凯夫拉纤维的发展也称Kevlar或芳纶，即芳香族聚酰胺纤维1）1960年，美国杜邦研制出Nomex——聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，即芳纶1313，耐热纤维2）1965年，杜邦研制出Kevlar——聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，即芳纶1414，高强高模量纤维3）1974年，美国联邦通商委员会把全芳香族聚酰胺命名为Aramid。一、凯夫拉纤维的发展聚对苯二甲酰对苯二胺商业名称：美国Kevlar、日本帝人Technora、荷兰阿克苏Twaron、中国芳纶1414聚间苯二甲酰间苯二胺美国Nomex、日本帝人Conex、荷兰阿克苏Twaron中国芳纶1313一、凯夫拉纤维的发展凯夫拉(Kevlar)纤维国内发展起步阶段：技术水平、产品档次及生产能力都与国外发达国家存在着一定的差距。产品种类：轮胎帘子线光缆补强件艰难的原因生产的技术瓶颈难以突破大部分原料需要进口Kevlar纤维或产品Kevlar纤维或产品Kevlar纤维或产品Kevlar纤维或产品Kevlar纤维或产品二、Kevlar纤维的制造芳香族聚酰胺是由酰胺键与两个芳环连接而成的线性聚合物。芳香族聚酰胺中最具代表性的首称聚对苯二甲酰对苯二胺(Poly—p—phenyleneterephthalamide)，简称PPTA。芳纶根据纤维大分子链节中酰胺键与亚胺键的位置，有不同的名称，例如Kevlar29、Kevlar49等。二、Kevlar纤维的制造1.聚合物的准备：简称PPTA(固态)二、Kevlar纤维的制造高聚物溶液的特性：1）高聚物溶液不溶于一般的溶剂，仅溶于强酸，如硫酸、氯酸、硝酸等。一般用硫酸2）高聚物溶液呈液晶高聚物的特点。体积分数<12%，溶液呈各向同性；体积分数>20%,高取向的液晶,各向异性3）聚合物体积分数18-22%，温度90℃处于可纺性良好的低粘度区高聚物溶液的特点二、Kevlar纤维的制造

2.纺丝：采用干喷—湿法纺丝工艺二、Kevlar纤维的制造工艺过程：各向异性的PPTA溶液通过喷丝孔抽伸时，靠近细孔壁时产生剪切，当成形丝凝结时，将保持高取向分子结构，形成较高的洁净度和较高的取向结构。二、Kevlar纤维的制造凝固浴的温度为0℃-5℃中间空气层间隙可使高温纺丝喷丝头和低温凝固浴保持温差，同时在空气层中进行适宜的喷头拉伸，增加取向度纺丝速度可达2000m/min三、Kevlar纤维及其产品1）Kevlar长丝纱美国杜邦：Kevlar、kevlar29、49、68、100、119、129、149荷兰阿克苏：Twaron1000、1010、1111、1055、1056日本帝人：Technora200、210、240三、Kevlar纤维及其产品Kevlar-帘子线、kevlar29-各种用途的纱、49-高模量纱、68-中模量纱、100-各种色纱、119-高伸长纱、129-高强度纱、149-超高模量纱Twaron1000-标准模量、1010-标准模量、1111-中等模量、1055-高模量、1056-高模量Technora200-高强（增强基）、210-高强（绳索）、240-高强（机织、针织物）三、Kevlar纤维及其产品2.Kevlar色纤维4种基本颜色：灰绿色、品蓝、黑色、黄色品种：长丝和短纤维用途：制作防护服，如消防服、运动员手套等性能：与Kevlar29类似三、Kevlar纤维及其产品3.Kevlar短纤维：类型：卷曲和无卷曲，长度6.35-63.5mm用途：增强材料、替代石棉作离合器衬片、缝纫线4.Kevlar织物：长丝可织成机织物织物密度：轻薄、中厚织物组织：平纹、缎纹、方平用途：复合材料、装甲车、防弹服等三、Kevlar纤维及其产品5.芳纶的浆粕化：近十多年来开发的对位芳纶差别化产品，是高分散性的原纤化芳纶产品制造：长丝切断，在水中分散进行机械叩解和研磨，纤维被撕裂而原纤化用途：石棉的替代品四、凯夫拉纤维的性能纤维的大分子刚性极佳，链缠结少,取向度、结晶度高，分子链几乎处于完全伸直状态，这种结构使纤维表现出良好的强度、模量及热稳定性。纤维密度小，只有钢丝的1／5。可耐240℃高温。拉伸强度高，耐屈折、耐疲劳、耐腐蚀，膨胀系数小。是一种性能优异的纤维。四、凯夫拉纤维的性能1.物理性能：(1)有光，黄色，Kevlar49为深黄色(2)线密度：大部分13.7tex，直径0.012mm(3)密度：大部分1.43-1.44g/cm3锦纶1.14，聚酯1.38，碳纤维1.8玻璃纤维2.25，钢丝7.8四、凯夫拉纤维的性能2.机械性能：1）强伸性能：比强度、比模量高,对温度不敏感单丝强度：22.9-26.5cN/dtex捻系数对强度的影响：开始随捻度增加，强度增加，并达到以最高值后，随后下降。最佳捻系数1.1。自由长度：指纤维由于自身重量而断裂的长度，它等于强度/密度。是钢丝空气中的7倍，海水中的26倍捻系数与拉伸强度的关系温度与拉伸强度的关系凯夫拉纤维与钢丝自由长度的关系钢丝钢丝610457305150

0

空气中海水中凯夫拉49凯夫拉49几种工业长丝纱性能比较项目Kevlar49锦纶728聚酯68玻璃纤维E-HTS不锈钢断裂强度cN/dtex19.28.68.19.52.2模量cN/dtex861.948.4100.0270.4254.4断裂伸长%2.518.314.53.52.0密度g/cm31.441.141.382.557.86几种纤维主要性能的比较项目单位Kevlar29Kevlar49CarbonE－Glass密度抗张强度弹性模量断裂伸长g/cm3MPaGPa%1.442.76623.81.452.761312.41.803.652351.32.541.52694.0fibermodulus(Gpa)fiberstrain(%)1234124E-glass(350ksi)Aramid(500ksi)

Carbon(600ksi)fibermodulus(Gpa)fiberstrain(%)1234124E-glass(350ksi)Aramid(500ksi)

Carbon(600ksi)四、凯夫拉纤维的性能2）压缩性能：径向和轴向具有较低的压缩性能，是由它的高结晶度和高取向度决定3）剪切性能：较低，因为它具有各向异性拉伸强度/压缩强度/剪切强度/=5/17，拉伸模量/切变模量=704）耐磨性能：较低，纤维之间或纤维与金属表面摩擦，纤维易原纤化5）疲劳性能：品种不同，耐疲劳性有区别Kevlar49拉伸、压缩和剪切性能拉伸压缩剪切断裂强度cN/dtex断裂应变或屈服应变%模量cN/dtex24.12.50898.64.60.50896.61.210.012.4各种纤维的扭转切变模量纤维切变模量GPa拉伸模量/切变模量纤维切变模量GPa拉伸模量/切变模量玻纤钢锦纶丙纶聚酯0.33-0.480.750.852.02.85.8粘胶羊毛腈纶Kevlar490.84-1.21.301.0-1.61.808.23.270.0Kevlar纤维疲劳性能四、凯夫拉纤维的性能3.热性能具有良好的散热和绝热性能在相同重量下，Kevlar纤维比玻璃纤维和石棉织物具有较好的热绝缘性具有极好的热稳定性，500℃以上降解抗燃性能好，不产生后燃烧，不帮助燃烧，427℃炭化尺寸稳定性好，具有非常低的热收缩四、凯夫拉纤维的性能4.化学性能：氧化稳定性好，有极好的稳定性和很低的强度损失，在有氧环境下，长时间使用的最高温度为150度有良好的耐碱性，耐酸性好于锦纶，具有良好的耐有机溶剂、漂白剂以及抗虫蛀和霉变，对橡胶有良好的粘附性，但耐日晒和抗紫外线能力差Kevlar49纤维比热容温度/K比热kj/(kgK)温度/K比热kj/(kgK)2733233734231220160019902360473523573262027402840Kevlar29、玻纤和石棉织物的导热系数织物面密度g/m2厚度mmKJ/(m2s)温速(℃/25s)Kevlar29Kevlar29（3股）Kevlar29（毡）玻纤玻纤8股石棉333998917285228213860.762.162.670.302.162.2913.56.83.525.04.47.06030161111931有机纤维燃烧时放出的气体CO2COC2H2C2H4CH4N2OHCNANNH3HClK49腈纶改性锦纶锦66羊毛聚酯18501300110012001100100050170110250120300510507612151517182510101045172030144050301750803.53520五、Kevlar纤维的应用由于芳纶纤维的独特性能，使它在工业及军事上的应用十分广泛。在工业上可制作轮胎帘子线、高强度索具、耐压容器等。在军事方面如制作防弹衣、头盔、装甲板等。芳纶纤维可用做飞机的机身、机翼；内装修材料和火箭发动机外壳。用以制作体育器材，从根本上改变了器材的性能，如高尔夫球杆、冰球杆、网球拍、滑雪板、赛艇、赛车等。五、Kevlar纤维的应用1.产业用纺织品：缆绳类：升降机吊索、快艇绳索编织线绳类：耐热缝线、发热线编织带类：耐热带、安全带、运输带织物：篷布、耐热帆布、降落伞用布非织造布：耐热毡土工布：增强格栅材料五、Kevlar纤维的应用2.防护服：防弹衣：防弹背心、防弹头盔切割防护：安全手套、运动衣等防腐蚀：工作防护服五、Kevlar纤维的应用3.增强材料：轮胎运力带胶管复合材料五、Kevlar纤维的应用3.石棉替代品摩擦材料：刹车垫片、离合器衬垫密封材料：密封垫片、气缸垫工业用纸：耐热绝缘纸、工业特种用纸五、Kevlar纤维的应用4.水泥补强建筑材料：地基屋顶材料补强材料：钢筋替代材料精品课件！精品课件！历史ⅱ岳麓版第13课交通与通讯的变化资料精品课件欢迎使用[自读教材·填要点]一、铁路，更多的铁路1．地位铁路是

建设的重点，便于国计民生，成为国民经济发展的动脉。2．出现1881年，中国自建的第一条铁路——唐山

至胥各庄铁路建成通车。1888年，宫廷专用铁路落成。交通运输开平

3．发展(1)原因：①甲午战争以后列强激烈争夺在华铁路的

。②修路成为中国人

的强烈愿望。(2)成果：1909年

建成通车；民国以后，各条商路修筑权收归国有。4．制约因素政潮迭起，军阀混战，社会经济凋敝，铁路建设始终未入正轨。修筑权救亡图存京张铁路

二、水运与航空1．水运(1)1872年,

正式成立，标志着中国新式航运业的诞生。(2)1900年前后，民间兴办的各种轮船航运公司近百家，几乎都是在列强排挤中艰难求生。2．航空(1)起步：1918年，附设在福建马尾造船厂的海军飞机工程处开始研制

。(2)发展：1918年，北洋政府在交通部下设“

”；此后十年间，航空事业获得较快发展。轮船招商局水上飞机筹办航空事宜处三、从驿传到邮政1．邮政(1)初办邮政：1896年成立“大清邮政局”，此后又设

，邮传正式脱离海关。(2)进一步发展：1913年，北洋政府宣布裁撤全部驿站；1920年，中国首次参加

。邮传部万国邮联大会2．电讯(1)开端：1877年，福建巡抚在

架设第一条电报线，成为中国自办电报的开端。(2)特点：进程曲折，发展缓慢，直到20世纪30年代情况才发生变化。3．交通通讯变化的影响(1)新式交通促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和

，

转变了人们的思想观念。(2)交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便捷。(3)促进了中国的经济与社会发展，也使人们的生活

。台湾出行方式多姿多彩[合作探究·提认知]

电视剧《闯关东》讲述了济南章丘朱家峪人朱开山一家，从清末到九一八事变爆发闯关东的前尘往事。下图是朱开山一家从山东辗转逃亡到东北途中可能用到的四种交通工具。依据材料概括晚清中国交通方式的特点，并分析其成因。

提示：特点：新旧交通工具并存(或：传统的帆船、独轮车，近代的小火轮、火车同时使用)。

原因：近代西方列强的侵略加剧了中国的贫困，阻碍社会发展；西方工业文明的冲击与示范；中国民族工业的兴起与发展；政府及各阶层人士的提倡与推动。[串点成面·握全局]

一、近代交通业发展的原因、特点及影响1．原因(1)先进的中国人为救国救民，积极兴办近代交通业，促进中国社会发展。(2)列强侵华的需要。为扩大在华利益，加强控制、镇压中国人民的反抗，控制和操纵中国交通建设。(3)工业革命的成果传入中国，为近代交通业的发展提供了物质条件。2．特点(1)近代中国交通业逐渐开始近代化的进程，铁路、水运和航空都获得了一定程度的发展。(2)近代中国交通业受到西方列强的控制和操纵。(3)地域之间的发展不平衡。3．影响(1)积极影响：促进了经济发展，改变了人们的出行方式，一定程度上转变了人们的思想观念；加强了中国与世界各地的联系，丰富了人们的生活。(2)消极影响：有利于西方列强的政治侵略和经济掠夺。1．李鸿章1872年在上海创办轮船招商局，“前10年盈和，成为长江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立之势”。这说明该企业的创办 (

)A．打破了外商对中国航运业的垄断B．阻止了外国对中国的经济侵略C．标志着中国近代化的起步D．使李鸿章转变为民族资本家解析：李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家；洋务运动标志着中国近代化的开端，但不是具体以某个企业的创办为标志；洋务运动中民用企业的创办在一定程度上抵制了列强的经济侵略，但是并未能阻止其侵略。故B、C、D三项表述都有错误。答案：A二、近代以来交通、通讯工具的进步对人们社会生活的影响(1)交通工具和交通事业的发展，不仅推动各地经济文化交流和发展，而且也促进信息的传播，开阔人们的视野，加快生活的节奏，对人们的社会生活产生了深刻影响。(2)通讯工具的变迁和电讯事业的发展，使信息的传递变得快捷简便，深刻地改变着人们的思想观念，影响着人们的社会生活。2．清朝黄遵宪曾作诗曰：“钟声一及时，顷刻不少留。虽有万钧柁，动如绕指柔。”这是在描写 (

)A．电话B．汽车C．电报 D．火车解析：从“万钧柁”“动如绕指柔”可推断为火车。答案：D[典题例析][例1]

上海世博会曾吸引了大批海内外人士利用各种交通工具前往参观。然而在19世纪七十年代，江苏沿江居民到上海，最有可能乘坐的交通工具是 (

)A．江南制造总局的汽车B．洋人发明的火车C．轮船招商局的轮船D．福州船政局的军舰[解析]由材料信息“19世纪七十年代，由江苏沿江居民到上海”可判断最有可能是轮船招商局的轮船。[答案]

C[题组冲关]1．中国近代史上首次打破列强垄断局面的交通行业是(

)A．公路运输 B．铁路运输C．轮船运输 D．航空运输解析：根据所学1872年李鸿章创办轮船招商局，这是洋务运动中由军工企业转向兼办民用企业、由官办转向官督商办的第一个企业。具有打破外轮垄断中国航运业的积极意义，这在一定程度上保护了中国的权利。据此本题选C项。答案：C2.右图是1909年《民呼日报》上登载的一幅漫画，其要表达的主题是(

)A．帝国主义掠夺中国铁路权益B．西方国家学习中国文化C．西方列强掀起瓜分中国狂潮D．西方八国组成联军侵略中国解析：从图片中可以了解到各国举的灯笼是火车形状，20世纪初的这一幅漫画正反映了帝国主义掠夺中国铁路权益。B项说法错误，C项不能反映漫画的主题，D项时间上不一致。答案：A[典题例析][例2]

(2010·福建高考)上海是近代中国茶叶的一个外销中心。1884年，福建茶叶市场出现了茶叶收购价格与上海出口价格同步变动的现象。与这一现象直接相关的近代事业是(

)A．电报业 B．大众报业C．铁路交通业 D．轮船航运业[解析]材料主要反映了信息交流的快捷，故选