芳纶纤维的磷酸溶液处理-本科毕业论文开题报告.doc

河北工程大学本科毕业论文开题报告题 目： 芳纶纤维的磷酸溶液处理学 院：装备制造学院 学生姓名：郑 彬 专业班级：复材1102班 学 号：110690204 指导教师姓名：侯俊先 指导教师职称： 高级工程师 2015 年 4 月 20 日学生姓名郑彬专业班级复材1102班学 号110690210指导教师侯俊先职 称高级工程师所在学院装备制造学院论文名称芳纶纤维的磷酸溶液处理选题依据：（论文的理论依据、目的意义和国内外研究概况，附参考文献，可另附纸）1、 选题目的及意义1、 选题目的芳纶纤维是一种新型高科技合成纤维, 是由美国杜邦公司在20世纪60年代成功开发并率先产业化的纤维产品。芳纶纤维主要分为对位芳酞胺纤维（芳纶1414）和间位芳酞胺纤维（芳纶1313）。芳纶纤维是一种高性能合成纤维, 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, 其强度是钢丝的5一6倍, 模量为钢丝或玻璃纤维的2一3倍, 韧性是钢丝的2倍, 而重量仅为钢丝的20%左右。此外, 芳纶纤维还具有良好的绝缘性和抗老化性能, 其应用领域十分广泛。对位芳纶纤维主要用于橡胶增强制品、防弹织物、复合结构材料、线缆材料、隔热隔声、防辐射结构板等。间位芳纶纤维主要用于电器绝缘纸、阻燃织物、隔热隔声、防辐射结构板、飞行器承力结构材料、烟尘过滤袋等。热分析方法有DSC 法、热介电法、扭辫法等。DSC法由于样品用量小,测量精度较高,适用于各种固化体系,因而应用很普遍。因此本文选用DSC法对芳纶进行研究。2、 研究意义而随着我国的国民经济和国防现代化的飞速发展，对位芳纶的需求量也越来越大，2006年年进口量已超过3500t(价值人民币14亿左右)，这样一个重要的国防工业急需的战略物资材料掌握在国外的跨国公司手中，无论在质量、价格、交货期等方面备受不公平待遇，国外还不时地以不能用于军事目的为由进行管卡，而且对位芳纶中高品质产品如芳纶129, 149基本上不卖给中国，这样的局面对我们这样一个纤维生产大国是不合适的。国产对位芳纶纤维在强度、模量及绝缘性能等方面较芳纶1313纤维更具优势。但目前资料显示，其主要以短纤维、软线、网类、织物及三向织物等加工结构形态出现，作为橡胶、树脂、水泥等的补强材料来使用。目前国内对国产对位芳纶研究很少，且国产对位芳纶应用较少，因此研究国产对位芳纶纤维及织物意义重大。二、 国内外研究现状1、国外研究现状 （1）美国杜邦公司1956年开始研究间位芳纶(PMIA)，实现工业化生产是在1967年;于1965年研制出芳纶，芳纶是其商品名。于1971年成功研制出对位芳纶(PPTA) ,1972年投入生产。 （2）日本帝人公司在1972年生产出对位芳纶，命名为Conex纤维;荷兰Akzo公司在1986年生产出芳纶，命名为Twaron纤维;日本帝人公司在1987年生产出芳纶Technora纤维。 （3）法国KERMEL公司生产出Kermel HTA包芯纱，是间位芳纶与对位芳纶的共混，这种纱线防紫外线强，耐磨损性能也好。 （4）美国杜邦公司以碳纤维为纱芯，Nomex、芳纶和碳纤维三种混纺制得了耐热阻燃织物。该织物可以广泛用于消防服、飞行服、防化服、军队战斗服、冶金服、石油服等。 （5）杜邦公司发明了用芳纶短纤维补强胶料制造中、低压胶管的技术。（6）美国著名的Gates橡胶公司将芳纶用作汽车冷却装置软胶管、大口径采油胶管、大口径输泥浆软胶管、高压航空胶管等产品的增强材料。（7）美国协和飞机公司正在试验采用芳纶增强的氟橡胶制造飞机的燃油油箱。（8）美国杜邦公司研制的芳纶复合材料，具有低密度、高强度、韧性好、耐高温、易于加工和成型、坚韧耐磨的特殊性能，大大提高了坦克、装甲车的防护性能。（9）1974年，因特异公司生产的“双鹰牌”，芳纶带束层客车子午线轮胎实现了商品化。（10）德国邓禄普公司已成功地开发出芳族聚酞胺纤维(芳纶)超轻量轮胎。2、国内研究现状 （1）我国的芳纶研制工作开始于1972年，并于1981年和1985年通过芳纶1313和芳纶1414的鉴定，它们分别相当于美国杜邦公司的Nomex芳纶。 （2）1986-1990年中国发展国民经济第七个五年计划期间，北京橡胶工业研究设计院、晨光化工研究院、上海合成纤维研究所、南通合成树脂厂和西安交通大学共同承担了国家关于芳族聚酞胺树脂合成、纺丝技术开发和在橡胶工业中应用的系列科研课题，并且都完成了相应的产品开发和研制工作，但由于资源、成本等方面的原因，我国应用的芳纶大部分仍然依赖于进口。 （3）1999年，山东烟台氨纶股份有限公司正式申请中国第一个芳纶1313工程项目，并于2001年5月份引进了俄罗斯技术。经过3年艰苦的技术攻关，开发研制出了具有极高科技含量的20多种有色芳纶1313纤维，产品质量可与美国杜邦等世界一流公司媲美，同时还开发了另一高端产品一芳纶绝缘纸。三、芳纶的应用1、航空航天工业 早在20世纪70年代初，芳纶49(对位芳纶中的1个种粼就以其密度低，耐烧蚀性能好，用于制造导弹的固体火箭发动机壳体，后又用来制造先进的飞机，航天器的机身，主翼，尾翼等。有关企业曾以芳纶/环氧无纬布和薄铝板交叠铺层，经热压后而成的ARALL超混复合层板，其比强度(抗拉强度与相对密度之比)，比模量(弹性模量与相对密度之比)都较优等铝合金板高，疲劳寿命是铝的100-1000倍。2、IT信息技为产业 由于IT技术的发展，光纤铺设量猛增，全球光纤总长度由2001年的1.6亿Icm到2003年将增至2.0亿kxn。对位芳纶可用作光纤中的张力构件(Fension member)，(或称芯捍)，有了这种具有高模量性能的强力构件，可保护细小而脆弱的光纤在受到拉力不致伸长，从而不使光传输性能受到损害。目前用于此强力构件的对位芳纶约30004000t，据业者预测，其实际短缺量约40005OOOt。3、国防工业 芳纶可用于制作防弹制品，如芳纶与金属复合装甲板，芳纶与陶瓷复合装甲板已广泛用于防弹装甲车，防弹运钞车，防弹头盔上。高档防弹芳纶的无纬布与高性能的聚乙烯薄膜制成的软质防弹背心，比超高相对分子质量的聚乙烯纤维的防弹性能和耐热性能更好。4、汽车工业 由于对位芳纶的相对密度小，对橡胶有良好的粘附性，可供制造高速行驶或超重负载的汽车和飞机的轮胎帘子线。这种轮胎重量较轻，轮胎胎层薄，热量容易发散，使用寿命可以延长。它还可用于制作汽车上的挡泥板，保险杠，刹车片，离合器，减振缓冲器和各类软管，可大大降低车身自重，减少油料消耗。5、耐热及防护服装 两种芳纶都可用于制作宇航服，原子能工业防护服，防火和消防工作服，具有各种色彩高能见度的阻燃防护工作服，以满足巡路人员和营救人员的特殊需要。宇航员舱外服装要经受巨大温差(受阳光照射时为120，不受阳光照射时为一273)的考验和宇宙尘埃的袭击，芳纶是选作宇航服的材料之一。6、耐热制品 利用芳纶耐热性的特点，可用芳纶增强的橡胶传送带传输热玻璃器皿坯料(如显像管泡和烘干食品等)，还可用砖在高温下对化工产品(或中间产品)的过滤，和气体滤袋，机电高温绝缘材料等。7、制作丝绳 芳纶可用于制作高档的丝绳，如航空航天降落伞绳，海上油田用的支撑绳等。用芳纶制作的丝绳在海洋上使用时，不仅经得起海浪的冲刷;藻类、贝类等海洋生物也难以在丝绳上寄生。8、增强混凝土及复合材料 混凝土经芳纶增强后，除了强度高，重量轻以外，还能耐盐类腐蚀，可延长建筑物寿命。芳纶的复合材料能承受高强拉力，用它制作桥墩构件，大型浮体构件和石油井平台，有耐海水浸泡，不生锈，无须涂抹防锈漆。参考文献1. You XIiulan( 尤秀兰) ，Liu Zhaofeng( 刘兆峰) 对位芳纶的发展动态及我国实施产业化的基本思路J China Textile Leader( 纺织导报) ，2007( 9) : 91 942. Higashi F，Goto M，Kakinoki H Synthesis of Polyamides by a New Direct Polycondensation eaction Using Triphenyl- Phosphite and Lithium ChlorideJ Journal of Polymer Science: Polymer Chemistry Edition，1980，18( 6) : 1 711 1 7173. 宝净生.芳香族共聚酞胺的热稳定性分析J.合成纤维工业，1981,8（4）：154. Zhou Qixiang( 周其庠) ，Jiang Kai( 姜凯) ，Wang Huifen( 王慧芬) ，et al 单溶剂体系合成芳纶1414 树脂时三级胺作用机理的研究J China Synthetic Fiber Industry( 合成纤维工业) ，1982( 4) : 31 345. 宋翠艳，顾裕梅，毕景中迎接芳纶时代的到来年全国高分子学术论文报告会，大连：中国化学会高分子学科委员会，：6黄钧铭，孙茂健，朱敏英，等蜂窝结构材料用国产芳纶纸性能分析高科技纤维与应用，（）：7. 郑玉婴，蔡伟龙，程雷耐酸型玻纤填充芳纶复合针刺毡滤料的制备与性能高分子材料科学与工程，（）：8. Zhou Aimin( 周爱民) ，Zhu Minying( 朱敏英) ，Tang Kai( 唐凯) The Preparation and Products of High Molecular PPTA( 高分子量聚对苯二甲酰对苯二胺的制备方法及产品) : CN101456950BP 2009 06 179. You XIiulan( 尤秀兰) ，Liu Zhaofeng( 刘兆峰) 对位芳纶的发展动态及我国实施产业化的基本思路J China Textile Leader( 纺织导报) ，2007( 9) : 91 9410. 黄钧铭，孙茂健，朱敏英，等蜂窝结构材料用国产芳纶纸性能分析高科技纤维与应用，（）：研究内容、方法及预期成果：（可另附纸）四、 实验内容1、 实验原料及设备芳纶1414纤维；磷酸（质量溶度85%）；DSC（差示扫描量热仪）；电镜；TG；XPS；电子天平，分度值0.1mg。2、 实验方法和步骤（1） 取芳纶纤维10g，放出丙酮溶液浸泡12小时，后取出烘干，备用；（2） 将处理过的芳纶纤维缠绕于量筒上，置于烧杯中用丙酮超声清洗2h后烘干，分别以10%，20%，40%，60%，85%的磷酸溶液（质量浓度）于40处理芳