第二章3凯夫拉纤维.
凯夫拉纤维振膜
凯夫拉纤维振膜
凯夫拉纤维振膜是**一种利用凯夫拉（Kevlar）这种高性能材料制成的扬声器振膜**。
凯夫拉是美国杜邦公司研制的一种芳纶纤维材料的品牌名，其学名为“聚对苯二甲酰对苯二胺”。
它诞生于20世纪60年代末，是一种高科技合成纤维，以其超高的拉伸强度和高杨氏模量而闻名，同时也具有极高的化学稳定性、优异的机械性能和耐热性能。
这些特性使得凯夫拉纤维在许多领域都有广泛的应用，尤其是在防弹产品领域，它是理想的防弹材料之一。
在音响领域，凯夫拉纤维也被用作制作扬声器振膜的材料。
由于其出色的机械性能，凯夫拉纤维振膜能够提供清晰、准确的音频响应，同时具有较高的刚性和轻量化的特点，这使得扬声器能够产生更好的声音效果。
然而，由于凯夫拉纤维与其他功能材料的相容性较低，这在一定程度上限制了其在音响领域的应用。
为了克服这一难题，研究人员通常会对商用凯夫拉进行特殊处理，以便与其他材料结合，制备出性能更优的复合材料。
总的来说，凯夫拉纤维振膜因其独特的物理和化学性质，在音响设计中提供了新的可能性，尽管在实际应用中还存在一些技术挑战。
凯夫拉纤维制备方法
凯夫拉纤维制备方法1.引言1.1 概述凯夫拉纤维是一种具有强度高、刚度大、耐热性强等优异性能的纤维材料，因其独特的结构和性能在各个领域得到广泛应用。
凯夫拉纤维的制备方法是关键的研究方向之一，对于提高纤维制备效率、优化纤维性能具有重要意义。
本文旨在系统地总结和探讨凯夫拉纤维制备方法的要点和技术要求。
首先，我们将介绍凯夫拉纤维制备方法的研究背景和意义，阐述凯夫拉纤维在航空航天、装备制造、材料科学等领域的应用价值。
随后，我们将详细介绍凯夫拉纤维制备方法的基本原理和关键步骤，并对目前常用的方法进行综述和比较。
在凯夫拉纤维制备方法的要点部分，我们将重点介绍纺丝方法、预处理工艺、熔融纺丝工艺和拉伸工艺等关键环节，并讨论它们对纤维性能的影响。
同时，我们将对常见的纤维制备工艺进行评估和分析，探讨其优缺点，为后续的研究和应用提供参考。
最后，在结论部分，我们将对凯夫拉纤维制备方法进行总结，并展望未来的研究方向和发展趋势。
我们相信，通过对凯夫拉纤维制备方法的深入研究和探索，可以进一步提高纤维的性能，拓宽其应用范围，促进相关领域的发展和进步。
通过本文的撰写，希望能够提供给读者一个全面而系统的凯夫拉纤维制备方法的知识框架，为后续研究者的工作提供参考和借鉴，推动凯夫拉纤维在工程实践中的广泛应用。
1.2 文章结构文章结构部分应该对整篇文章的内容进行概述和组织安排，这有助于读者理解文章的主旨和逻辑结构。
以下是文章结构部分的内容示例：2. 正文本文主要围绕凯夫拉纤维的制备方法展开，通过介绍凯夫拉纤维制备方法的要点，深入探讨其制备过程和技术原理。
具体而言，本文将从以下两个方面进行论述：2.1 凯夫拉纤维制备方法要点1在本节中，将介绍凯夫拉纤维制备过程中的关键步骤和所需材料。
这些步骤包括纤维原料的选择、预处理步骤、纤维结构的调控方法等。
此外，还将详细介绍用于制备凯夫拉纤维的常用技术和方法，如湿法纺丝、干法纺丝等。
通过对这些要点的阐述，读者能够深入了解凯夫拉纤维制备方法的基本原理和操作流程。
凯夫拉纤维解析
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3. 芳纶纤维的制备
最具代表性：聚对苯二甲酰对苯二胺，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、Kevlar 49等。
9
3. 芳纶纤维的制备
Kevlar纤维的制造过程分为两个阶段： 第一阶段，对苯二胺与对苯二甲酸酰氯缩聚成 PPTA; 第二阶段，将聚合体溶解在溶剂中再进行纺丝， 制成所需要的纤维材料。
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1.5
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变压油
煤油 自来水 海水 过热水 饱和蒸汽 氟利昂22
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0 2 1.53.637来自6. 凯夫拉纤维的发展
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2） 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
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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
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凯夫拉纤维
凯夫拉纤维
凯夫拉纤维是一种由聚对苯二甲酰胺制成的合成纤维，具有出色的强度和耐热
性能。
它的结构独特，螺旋排列的分子链使得它具有天然纤维无法比拟的优秀性能。
特性与优势
1. 强度优异
凯夫拉纤维的强度是钢铁的5倍，同时其轻盈的特点也使得在航空航天领域有
着广泛的应用。
在工业领域，凯夫拉纤维常用于制作高强度绳索、防弹材料等。
2. 耐热性能出众
凯夫拉纤维能够耐受极高的温度，一般可以在400°C左右的环境下保持其性能。
这一特性使得凯夫拉纤维在高温环境下的应用有着得天独厚的优势。
3. 耐化学性优秀
凯夫拉纤维具有良好的化学稳定性，可以耐受多种酸、碱、溶剂的腐蚀，因此
在化工领域也有着广泛的应用。
应用领域
1. 航空航天
凯夫拉纤维由于其轻盈和高强度的特性，在航空航天领域有着广泛的应用。
比
如制造飞机零部件、太空服等。
2. 体育用品
在体育用品制造领域，凯夫拉纤维也得到了广泛的应用。
比如制作高端网球拍、高尔夫球杆等。
3. 安全防护
由于其出色的抗冲击性能，凯夫拉纤维也被广泛应用于防弹材料、防切割手套
等领域。
结语
凯夫拉纤维凭借其优异的性能和广泛的应用领域成为合成纤维中的佼佼者。
在
未来，随着科技的不断进步，相信凯夫拉纤维将会有更广阔的发展空间，为人类社会的发展做出更大的贡献。
凯夫拉纤维与碳纤维-53页文档资料
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。
牌纤维开松良好的状态下，体现出非常低的磨耗性。
维持预成型刹车片的强度，保持填充剂的持久性。
凯芙拉纤维的应用
凯芙拉品牌纤维密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型，因而 受到人们的重视，并已经广泛应用到人们的日常生活中。由于凯芙拉品牌材 料坚韧耐磨、刚柔相济，具有刀抢不入的特殊本领。在军事上被称之为"装甲 卫士 "。 大家知道，坦克、装甲车已逐渐成为现代陆军的主要装备之一。其 原因就在于这两种兵器都具有坚硬的装甲，在战争中有消灭敌人保护自己的 作用。有了矛就出现了盾，有了坦克、装甲车之后，就发明了反坦克炮、反 坦克导弹。反坦克武器的出现，又促使人们改进坦克、装甲车的装甲性能。 通常要提高坦克、装甲车的防护性能，就要增加金属装甲的厚度，这样势必 影响它的灵活机动性能。凯芙拉品牌材料的出现使这个问题迎刃而解，坦克、 装甲车的防护性能提高到了一个崭新的阶段。 与玻璃钢相比，在相同的防护 情况下，用凯芙拉品牌材料时重量可以减少一半，并且凯芙拉品牌层压薄板 的韧性是钢的3倍，经得起反复撞击。凯芙拉品牌薄板与钢装甲结合使用更是 威力无比。如果采用"钢枣芳纶枣钢"型复合装甲，能防穿甲厚度为700毫米的 反坦克导弹，还可防中子弹。
有石棉密度的一半。而却拥有很高的破裂延伸度，除了高 强度外，更有以下好处：
凯夫拉Kevlar纤维
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
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。
• 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
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— phenylene terephthalamide)，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、 Kevlar 49等。
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
凯夫拉纤维在生命科学中的应用
凯夫拉纤维，即聚对苯二甲酰对苯二胺（Kevlar），是一种高性能的人工合成纤维，具有优良的力学性能、轻质高强、抗高温、抗化学腐蚀等特点。
在生命科学领域，凯夫拉纤维也有着广泛的应用。
1. 生物材料：由于凯夫拉纤维具有优良的力学性能和生物相容性，常被用作生物材料的基质，如牙科修复材料、骨科植入物等。
它能够提供足够的机械强度和稳定性，帮助保持结构的完整性和功能的有效性。
2. 细胞培养：凯夫拉纤维也被用于细胞培养中，作为支架材料支持细胞生长和增殖。
其优良的孔径结构和可调节的物理化学性质，能够为细胞提供适宜的生长环境，促进细胞的粘附、增殖和分化。
3. 组织工程：凯夫拉纤维被用作组织工程的支架材料，如用于构建人工肌肉、韧带和软骨等组织。
其高强度和可塑性有助于构建具有所需形状和性能的组织，并且可与细胞和其他生物材料结合，共同构建复杂的组织结构。
4. 药物传递：凯夫拉纤维可以制成药物载体，用于药物传递和基因治疗。
通过将药物或基因包裹在凯夫拉纤维中，可以控制药物的释放速度和释放方式，提高药物的靶向性和疗效，降低副作用。
5. 生物防护：凯夫拉纤维因其优良的防护性能而被用于制造防护服、口罩等生物防护装备。
它可以有效地阻挡病毒、细菌等微生物的穿透，保护人体免受生物威胁。
综上所述，凯夫拉纤维在生命科学领域具有广泛的应用前景，可用于生物材料、细胞培养、组织工程、药物传递和生物防护等领域。
通过不断的研究和创新，相信凯夫拉纤维在生命科学中的应用将会更加广泛和深入。
凯夫拉纤维在防弹材料上的应用研究进展
《近现代军事功能材料》课程论文凯夫拉纤维在防弹材料上的应用研究进展学院名称：专业：班级：学号：姓名：指导教师：二〇一九年十一月凯夫拉纤维在防弹材料上的应用研究发展摘要：防弹衣的原理就是通过材料的变形破裂，吸收和消耗子弹或破片的动能，阻止其穿透。
现代防弹衣的终极追求是在保证防护性能的同时尽可能轻薄，根据防弹结构的材质不同，主要可分为软质、硬质两类。
20 世纪60 年代，美国杜邦公司合成出一种新的芳纶纤维，命名为凯夫拉。
被迅速用于防弹衣的制造。
用这种材料制成的防弹衣仅重2-3千克，而且穿着舒适，行动方便，很快就被世界上许多国家的军队采用。
[1]关键词：凯夫拉，防弹衣，轻便，防弹头盔，性质，生活的应用。
A bstract：The principle of bullet proof vest is to absorb and consume the kinetic energy of bullet or fragment and prevent its penetration through the deformation and fracture of material. The ultimate pursuit of modern bulletproof clothing is to ensure the protection performance as thin as possible. According to the different materials of bulletproof structure, it can be divided into two categories: soft and hard. In the 1960s, DuPont company in the United States synthesized a new kind of aramid fiber, named Kevlar. It was rapidly used in the manufacture of bulletproof vests. The bulletproof vest made of this material weighs only 2-3kg, and it is comfortable to wear and convenient to move. It is quickly adopted by the military forces of many countries in the world.Key words: Kevlar, bulletproof vest, light weight, bulletproof helmet, nature, application of life.Research and development of Kevlar fiber in bulletproofmaterialsLantian Ge（Jiangsu University of Technology，Changzhou，Jiangsu 213000）一，凯夫拉纤维的发现如此具有影响力的材料，竟然是出自一个出生在美国的波兰老奶奶之手——被誉为“防弹衣之母”的斯蒂芬妮·露易丝·克沃勒克（Stephanie Louise Kwolek），克沃勒克于1923年7月31日出生于美国匹兹堡，她的父母都是来自波兰的移民，父亲在她10岁时去世。
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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。
第二章3
凯夫拉纤维
授课教师：刘君妹
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。
• 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
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
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
பைடு நூலகம்
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
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
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
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
610 凯夫拉49
457
305 凯夫拉49 钢丝 钢丝
150
0
空气中
海水中
几种工业长丝纱性能比较
项目
断裂强度 cN/dtex 模量 cN/dtex 断裂伸长 % 密度 g/cm3
Kevlar49 锦纶728
19.2 861.9 2.5 1.44 8.6 48.4 18.3 1.14
聚酯68
8.1 100.0 14.5 1.38
• 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）
玻璃纤维 E-HTS
9.5 270.4 3.5 2.55
不锈钢
2.2 254.4 2.0 7.86
几种纤维主要性能的比较
项目 单位 fiber modulus (Gpa) Kevlar29 Kevlar49 Carbon E－Glass
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
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
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
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— phenylene terephthalamide)，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、 Kevlar 49等。