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一種高性能纖維的創新應用,蜂窩結構?防彈復合材料?

文章出處:廣州聯莊科技有限公司 人氣:-發表時間:2018-01-08

在復合材料領域,對位芳酰胺纖維(P-ARF)主要以織物和扁帶等形式使用,而間位芳酰胺纖維(m-ARF)則以蜂窩結構等使用。

1  織物

意大利G.ANGELONI公司是專業生產高模P-ARF、高強碳纖維(HS-CF)、高模碳纖維(HM-CF)、聚芳酯“Vectran”纖維(LCPF)、GF及混雜織物和單向帶的廠家。

P-ARF織物及其混雜織物的品種有62種,PAN-CF及其混雜織物有100種,LCPF及其混雜織物有11種,MP-CF有 3 種,這些織物和單向帶可加工成各種美觀的復合材料制品。這些纖維還可與鈦、不銹鋼、銅、純金、銀等絲交織成各種創新織物。

圖   用高性能纖維加工的各種創新織物

美國A&P Technology公司生產各種P-ARF、CF、GF及其混雜纖維的編織套、單向織物、非織造布、機織物、編織扁帶、預成型體等,其中P-ARF套狀編帶就有21種規格,ARF與CF混雜編織套有15種,CF編織套19種,CF與其他纖維編織套22種。產品可用于飛機、自行車、游艇、風電葉片等復合材料部件。

美國Saint-Gobain ADFORS公司生產各種角度補強的平紋織物,包括ARF、CF、GF、UHMWPEF、LCP、PBO、PET等纖維。用途有復合材料結構件、三維層壓元件、增強材料、建筑結構、工程復合材料及層壓材料、船帆等。

2  非織造布

美國AFN先進纖維非織造布公司隸屬Hollingsworth & vose公司,專業生產P-ARF和鍍鎳碳纖維及CF/GF吸波非織造布,其品種規格分別有 5、8 和 4 種。主要用途有輕量的吸波隱蔽物、大罐和管道復合材料、拉擠成型管道面層、EMI屏蔽材料、復合材料表面材料、蜂窩結構表面、集成電路板穩定層、隔熱材料、燃料電池部件和粘合劑襯底。

3  防彈復合材料

美國Clemson大學與軍隊研究實驗室武器和材料研究理事會研究高比強度、高比剛性連續P-ARF增強的樹脂基復合材料的形成機理,其中涉及到的工藝參數包括分子鏈、微纖維、纖維、紗線、織物/層數、單層壓件、疊加層壓和層壓材料(圖30)。通過簡化子彈沖擊方案的非線形動態/固定元件的分析,找出最佳的成型工藝參數。

美國軍隊研究實驗室一直從事士兵防護武器威脅的研究,包括P-ARF和UHMWPEF材料動態性能的表征、材料動力學造型和模擬、納米材料的合成和表征、聚合物基體材料的配置和表征、腦部受凸傷和爆破影響的神經病表征、骨頭和軟組織在受武器作用的高速損傷機理的高性能計算模擬、骨頭和軟組織的物理表征。此外還開展了10項相關的應用研究,目的是進一步實現輕量化,提高防護效果、降低成本和擴大應用領域。美國Fibrf lex公司是生產P-ARF、CF、GF、增強N-6、N-66、PPS、PEEK、ABS/PC、PEI、PP、FEP等復合材料的廠家,應用于無人機和武器部件等。

值得一提的是,俄羅斯SVM、ARMOS、RUSAR、ARTEC等系列高性能芳雜環酰胺共聚纖維的防彈和高壓容器的基礎和應用研究也取得了重大成果,為推動航空航天和國防軍工的發展做出貢獻。

我國的芳綸Ⅲ已有 4 家企業在小批量生產,總產能450 t/a,為國防軍工作出了貢獻,但產品更新換代方面不及俄羅斯。

4  蜂窩結構材料

美國Plascore公司是生產PN2航天級M?ARF蜂窩結構材料、PNI商用m-ARF蜂窩材料、PK2 P-ARF蜂窩材料,還有鋁、PC和PP蜂窩材料的公司。PN2是由杜邦公司的Nomex?紙涂覆酚醛樹脂制成的,具有突出的阻燃性,主要用于飛機廚房和尾翼、導彈翼材、雷達天線罩、天線、軍用掩體、燃料罐、直升機旋葉、海軍艙壁結合板等。

圖  P-ARF增強的樹脂基復合材料的相關工藝參數

我國蘇州芳磊蜂窩復合材料有限公司和深圳昊天龍邦復合材料有限公司等公司都生產m-ARF、P-ARF和CF等蜂窩材料,廣泛應用于飛機、無人機、直升機等的板材。


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