高性能間位芳綸纖維干濕法紡絲工藝取得階段性突破

高性能間位芳綸纖維干濕法紡絲工藝取得階段性突破

近日，時(shí)代新材研發(fā)的高性能間位芳綸纖維干濕法紡絲工藝取得階段性突破，原液處理、擠出成型、雙向擴(kuò)散等關(guān)鍵過程控制的穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)為高性能間位芳綸纖維的制備奠定了良好的基礎(chǔ)。

干濕法紡絲是指紡絲原液從噴絲孔擠出，經(jīng)過一段空氣層后再進(jìn)入凝固浴，與普通濕法紡絲相比，紡絲速度可提高5～10倍。此種方法結(jié)合了濕法紡絲和干法紡絲的優(yōu)點(diǎn)，既擁有高速紡絲、高濃度紡絲以及高牽伸倍率紡絲等干法紡絲的特點(diǎn)，又保持了可利用控制凝固浴各項(xiàng)參數(shù)來調(diào)節(jié)纖維結(jié)構(gòu)的濕法紡絲工藝，是制備高性能纖維的首選方法。采用該法制得的纖維空洞數(shù)目較少，結(jié)構(gòu)較均勻，結(jié)晶度、取向度高；同時(shí)，皮芯層差異小，截面結(jié)構(gòu)可接近圓形，強(qiáng)度和彈性均有提高。此外，該法制得的纖維體密度高，表面光滑、沒有溝槽且內(nèi)部缺陷少。

間位芳綸纖維因具有質(zhì)輕、柔軟、高強(qiáng)、高光澤、絕緣、阻燃等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電氣絕緣、蜂窩材料、阻燃防護(hù)、高溫過濾等領(lǐng)域。早期商業(yè)化的間位芳綸纖維只有美國杜邦公司的Nomex、日本帝人公司的Conex和俄羅斯的Fenilon纖維，而高性能纖維市場基本由美國DuPont和日本Teijin兩家控制，其他廠商因技術(shù)、品質(zhì)和規(guī)模等原因暫無法和其抗衡。

時(shí)代新材已從事間位芳綸研究多年，建設(shè)擁有完整的樹脂聚合和纖維制備中試線，擁有一批專業(yè)從事功能纖維、高性能纖維、特種纖維的研發(fā)人員，研究領(lǐng)域涵蓋從纖維原料樹脂合成、紡絲成型原理及工藝、紡絲設(shè)備設(shè)計(jì)制造到纖維的高性能化、功能化等多個(gè)方面。時(shí)代新材將繼續(xù)推進(jìn)高性能間位芳綸纖維的研發(fā)，打破國外企業(yè)對高性能間位芳綸纖維市場的壟斷。

1. 芳綸纖維板加固原理

芳綸纖維板的加固方式主要是將芳綸纖維板使用結(jié)構(gòu)膠后沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在梁底受拉區(qū)，使芳綸纖維板與加固基體形成一個(gè)新的復(fù)合體，以提高芳綸纖維板與原有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)共同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延伸性。芳綸纖維板和混凝土梁通過粘結(jié)層傳遞剪應(yīng)力(錨固剪應(yīng)力) 和粘結(jié)正應(yīng)力(剝離正應(yīng)力)，以達(dá)到共同工作的目的。然而，在使用過程中，芳綸纖維板頂部往往會產(chǎn)生較大的錨固剪應(yīng)力和剝離正應(yīng)力，因此，其常見的破壞模式主要有三種: ① 受壓區(qū)混凝土被壓壞相當(dāng)于混凝土適筋梁破壞梁體所具有的良好延性: ②混凝土粘結(jié)面剪切破壞， 即在芳綸纖維板端部應(yīng)力作用下由于粘結(jié)層的剝離強(qiáng)度較低導(dǎo)致芳綸纖維板剝落; ③ 混凝土保護(hù)層剝落破壞，這是由于端部混凝土保護(hù)層被拉裂產(chǎn)生豎向裂縫，當(dāng)裂縫延伸到縱向鋼筋后， 又沿鋼筋產(chǎn)生水平向的剝離裂縫，使芳綸纖維板連同保護(hù)層發(fā)生剝離破壞。

2. 芳綸纖維板加固技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

芳綸纖維板具有高強(qiáng)度、耐久性好、耐酸堿化學(xué)腐蝕性能強(qiáng)、抗壓抗剪強(qiáng)度大這些優(yōu)異性能。本應(yīng)在工業(yè)與民用建筑物的梁、板、柱、墻，天路公路橋梁，隧道，煙囪，塔結(jié)構(gòu)等設(shè)施的加固補(bǔ)強(qiáng)得到廣泛應(yīng)用。然而粘貼芳綸纖維板材的加固實(shí)例不僅少之又少，其在鋼筋混凝土梁的抗彎性能研究也是鳳毛麟角。在國外，芳綸纖維板的研究與應(yīng)用雖已趨于成熟，相關(guān)學(xué)術(shù)研究成果較多，而國內(nèi)對于芳綸纖維板的研究尚剛起步，并且由于芳綸纖維的價(jià)格較高，而其力學(xué)性能卻與碳纖維相近，綜上，芳綸纖維板的性價(jià)比不如碳纖維板，相關(guān)研究成果又少，使得芳綸纖維并未得到廣泛的應(yīng)用。

總結(jié)

   芳綸纖維板具有優(yōu)異的力學(xué)、物理、化學(xué)性，未被廣泛用來解決隧道、路面、橋面混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕問題。除了其價(jià)格原因，更重要的是芳綸纖維板的實(shí)例研究較少。局限了芳綸纖維板的使用。本文認(rèn)為，一方面應(yīng)加大芳綸纖維的資源開發(fā)，抑制其高昂的價(jià)格；另一方面應(yīng)加大這幾方面的研究，為芳綸纖維板在實(shí)際工程中的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)：

     1.粘貼芳綸纖維板， 對彈性受力階段的剛度效果的改善研究;

     2.粘貼芳綸纖維板除了可以防止現(xiàn)有裂縫的擴(kuò)大補(bǔ)強(qiáng)，是否可以起到改善早期開裂的效果;

     3.粘貼芳綸纖維板后，整個(gè)加固基體的綜合強(qiáng)度問題研究;   

     4.芳綸纖維板的錨固措施研究，芳綸纖位版的局部薄利文體研究。

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