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AdvancematerialchemistryPKUKEVLAR纤维2020/12/291Kevlar纤维的开发Kevlar纤维的性能Kevlar纤维的应用OutlineKevlar纤维的力学性能Kevlar纤维的热性能Kevlar纤维的化学稳定性2020/12/2921960年代，尼龙和聚酯代表合成纤维的先进水平为达到最大韧性（断裂强度），聚合物分子需呈伸展链结构柔性分子链尼龙和聚酯只能在熔融纺丝之后通过机械拉伸来达到次效果并非分子链在固相解缠并取向，韧性远达不到理论水平KEVLAR纤维的开发聚对苯二甲酸乙二酯尼龙662020/12/2931965年，StephanieKwolek与众人开发了一种新的生产方法聚合物链几乎完整的伸展性聚对苯甲酰胺分子主链具有简单的重复性能形成液晶溶液主链是苯环的对位形成棒状分子结构发展成Kevlar（聚对苯二甲酰对苯二胺，PPTA）KEVLAR纤维的开发Kevlar的发明者：StephanieKwolekKevlar分子结构CCOOClClNH2NH2+2020/12/294对苯二甲酰氯对苯二甲胺液晶态棒状聚合物与柔性可熔融聚合物之间的区别柔性链：无规卷曲构型，溶液浓度增加，无序性不会提高刚性链：浓度增加，形成平行的排列结构；内部聚合物分子链高度有序相畴出现（相畴之间无规律排列）溶液经过喷丝头时，剪切力作用下，相畴完全沿着剪切方向，几乎完美分子取向KEVLAR纤维的开发柔性聚合物物和刚性聚合物在纺丝过程中的差别2020/12/295Kevlar纤维的化学结构是长链状聚酰胺，刚硬的直线状分子链纤维沿纤维方向是强共价键，横向是弱的氢键纤维性能各向异性，轴向强度及刚度高而横向强度低芳环，高的刚度，并使聚合物链呈伸展态，形成棒状结构，因而纤维具有高的模量（应力与应变之比）线性,具有高的填充能力,高密度高强度，同时芳环结构也使得纤维具有好的化学稳定性KEVLAR纤维的性能氢键共平面辐射状排列堆砌形成的氢键面重叠体2020/12/296几种常见纤维的力学性能比较Kevlar纤维具有强度高、弹性模量高、韧性好和比重小等的优点KEVLAR纤维的力学性能2020/12/297Kevlar不会融化空气中分解温度约427°C至482°C（分解温度随不同升温速率和暴露时间而不同）温度升高，重量会立即下降，由于水挥发的原因KEVLAR纤维的热性能10°C/min升温速率时，Kevlar49在空气中的热失重分析曲线（TGA）2020/12/298Kevlar纤维有一定的化学稳定性，但强水溶性酸、碱以及次氯酸钠中，尤其是高温下长期作用会分解KEVLAR纤维的化学稳定性2020/12/299同等PH值下，酸性比碱性造成降解更严重PH6、7最大KEVLAR纤维的化学稳定性高温强度损失Kevlar在154°C的不同PH值水蒸气中的水解稳定性Kevlar29在138°C的饱和水蒸气中不同暴露时间的水解稳定性2020/12/2910工业安全防护Kevlar提供热防护、切割防护和磨损防护高温下依然有很好的强度，因此适用于在高温应用中使用的手套和连指手套具有固有阻燃性，并且不会熔融，这一点不同于尼龙、聚酯材料和聚乙烯材料KEVLAR纤维的应用2020/12/2911执法人员防弹衣Kevlar纤维呈韧性断裂，断裂前纤维有明显的缩颈其防弹背心的工作原理是织物形成的多层网“抓住”子弹不同的Kevlar织物将针对特定的威胁，织物中的不同层面也将具有不同的作用。不管是抵挡飞速的子弹，还是用于阻止利器的戳刺。KEVLAR纤维的应用2020/12/2912飞行器减重中的应用杜邦Nomex和Kevlar制成的蜂窝复合材料出色的强度重量比，帮助实现至关重要的成本效益提升，比如节约能源，增加有效载荷常与碳纤维混杂，提高复合材料的冲击韧性KEVLAR纤维的应用2020/12/2913体育用品Kevlar纤维强度和轻质只是最基本的优势，其韧性使得织物能经受起反复的损伤减少振动传递，并可维持变形而不断裂由于其延展性有助于预防破碎，以致常见于碳复合材料和玻璃纤维中，因而在高冲击情形中更加可靠KEVLAR纤维的应用AdidasFreakxKevlar'STAND'Cleat为黑人历史月所推出的橄榄球鞋Kevlar纤维使拍弦不易被拉长，可减少断弦2020/12/2914耐用的个人电子设备防弹材料、耐热阻燃、抗静电、耐侵蚀线材更轻、更细、柔软、强韧KEVLAR纤维的应用2020/12/2915KEVLAR纤维的应用2020/12/2916共价键与氢键，芳环，完整线性伸展链结构强度高、弹性模量高、韧性好、比重小和化学稳定性飞行器结构件、防弹装备、工业防护、体育用具、光纤等CONCLUSION2020/12/2917THANKYOUFORATTENTION参考资料：1.Kevlar®产品技术手册2.感谢孟老师给予的机会感谢小组成员的交流指导2020/12/2918