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芳纶纤维复合材料的主要缺点

嘉峪检测网        2020-05-08 09:56

芳纶纤维(Aramid fiber)全称为"聚对苯二甲酰对苯二胺",具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,芳纶纤维于1960s由美国杜邦公司(商品名为Kevlar)研发成功并商业化,因此在碳纤维出现之前,芳纶纤维一直占据着高性能纤维市场。

 

吸水、吸湿

 

芳纶纤维具有相对较高的吸湿性(高达其重量的6%),因此芳纶纤维复合材料需要得到适当的保护,如通常用面漆来降低吸湿性。此外,在复合材料暴露于水的情况下,使用某些类型的芳纶其吸水性降低,例如Kevlar149或Armos。

 

值得注意的是,标准芳纶织物具有如此高的吸水性,这些特性可防止燃烧和烫伤。当用石蜡浸透时,这种材料经常在烟火表演中使用。由于其独特的性能,芳纶确保吸收石蜡,但不会在燃烧过程中降解,并且耐高温。

 

为了提高芳纶纤维复合材料表面的耐水性和抗微裂纹性,通常会添加一层玻璃纤维织物,以提高表面涂层的粘合性,并便于将来修补任何表面涂层。

 

难处理和加工

 

芳纶纤维很难切割,包括芳纶织物在内的复合材料的生产过程是一个非常苛刻的过程。因此,很难同时切割干芳纶织物和由芳纶织物和环氧树脂等制成的成品芳纶复合材料。

 

可以使用激光或为此目的设计的专用切刀切割干织物,使用喷水切割或特殊设计的硬质合金刀具或金刚石刀具可以切割成品芳纶复合材料。注意,使用刀具会导致复合材料边缘轻微磨损。

 

切割芳纶复合材料

 

切割芳纶织物是一项困难的任务-无论是使用特殊的剪刀或激光切割。因此,在芳纶复合材料的生产过程中,早在设计阶段,就对模具进行了适当的调整和修改,减少了脱模后所需的切割量。有时,在需要切割的地方,提供一层包括混杂织物,即一层包括碳纤维(50%)和芳纶纤维(50%)。

 

芳纶纤维织物很难裁剪

 

与玻璃纤维或碳纤维相比,芳纶纤维具有适度的粘合性和适度的树脂渗透性。因此,在生产芳纶复合材料时,建议使用环氧树脂,该树脂可提供更好的芳纶织物层粘合性能。

 

紫外线降解

 

芳纶纤维抗紫外线能力差。紫外线辐射(阳光)导致芳纶纤维降解。因此,需要保护层,可以是面漆或材料层,例如,芳纶线通常封闭在保护层中。

 

高成本

 

芳纶纤维是一种昂贵的材料,价格与碳纤维相似。因此,它用于特定的用途,在这些用途中,需要特别的耐冲击/耐磨性,且成品重量较轻。实际上,用于生产复合材料的1平方米重量为200 g/m²的成品预浸料约为每平方米30-40欧元。

 

低抗压强度

 

芳纶纤维的抗压强度比玻璃纤维或碳纤维低,因此混杂织物广泛应用于承受高压缩的部件中,例如芳纶/碳纤维的混合结构。

 

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来源:碳纤维及其复合材料技术