凱夫拉材料的報(bào)告

1、關(guān)于Kevlar和碳纖維材料的 分析報(bào)告 趙周星 制 前言 材料 結(jié)構(gòu)材料功能材料 報(bào)告流程報(bào)告流程 1.碳纖維碳纖維CF（簡介）（簡介） 3. 結(jié)構(gòu)特性結(jié)構(gòu)特性 4.功能特性功能特性 報(bào)告主要內(nèi)容報(bào)告主要內(nèi)容 2.Kevlar材料材料(重點(diǎn)）重點(diǎn)） 1.碳纖維碳纖維CF（簡介）（簡介） （1）碳纖維碳纖維（carbon fiber，簡稱，簡稱CF）：）：一種含碳量 在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料 。 (2) 綜述：綜述： 質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、 高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。 它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔 軟

2、可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。 （3) 結(jié)構(gòu)特性：結(jié)構(gòu)特性： 碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變。 碳纖維與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多 。 1.碳纖維碳纖維CF（簡介）（簡介） (材料的比強(qiáng)度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度越好） 碳纖維比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂 抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的 79倍，抗拉彈性模量為230430Gpa， CF的比強(qiáng)度可達(dá)到2000Mpa/(g/cm3)以上， 而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59Mpa/(g/cm3)左右， 其比模量也比鋼高。 1.碳纖維碳纖維CF（簡介）（簡介） （4）功能特性：功能特性： 優(yōu)點(diǎn)：

3、優(yōu)點(diǎn)： 碳纖維對一般的有機(jī)溶劑、酸、堿都具有 良好的耐腐蝕性，不溶不脹，耐蝕性出類拔萃， 完全不存在生銹的問題。還有耐油、抗輻射、抗 放射、吸收有毒氣體和減速中子等特性 。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 其耐沖擊性較差，容易損傷，在強(qiáng)酸作用下 發(fā)生氧化、金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。 1.碳纖維碳纖維CF（簡介）（簡介） （5）材料應(yīng)用： 碳纖維碳材料已在軍事及民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng) 域取得廣泛應(yīng)用。從航天、航空、 汽車、 電子、 機(jī)械、化工、輕紡等民用工業(yè)到運(yùn)動器材和休閑 用品等。 碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可以應(yīng)用于飛機(jī)制造等 軍工領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電葉片等工業(yè)領(lǐng)域、電磁屏蔽 除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制

4、造火箭外殼、機(jī)動船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧、 驅(qū)動軸、球棒等體育領(lǐng)域。碳纖維是典型的高科 技領(lǐng)域中的新型工業(yè)材料。 2.Kevlar材料（重點(diǎn)）材料（重點(diǎn)） 背景介紹（講故事） 凱夫拉是什么？ 凱夫拉爾:保鏢的“ 護(hù)身符” 2.Kevlar材料（重點(diǎn)）材料（重點(diǎn)） (1) 凱夫拉纖維：凱夫拉纖維： （2）綜述：綜述：凱夫拉（凱夫拉（Kevlar）是屬于一種液態(tài)結(jié)晶性棒狀）是屬于一種液態(tài)結(jié)晶性棒狀 分子，它具有非常好的熱穩(wěn)定性，抗火性，抗化學(xué)性，絕分子，它具有非常好的熱穩(wěn)定性，抗火性，抗化學(xué)性，絕 緣性，以及高強(qiáng)度及模數(shù)。（三高二耐一低）緣性，以及高強(qiáng)度及模數(shù)。（三高二耐一低） 芳香族聚酰胺類纖維

5、的通稱，國芳香族聚酰胺類纖維的通稱，國 外商品牌號為外商品牌號為凱芙拉凱芙拉 (Kevlar) 纖維纖維 (美美 國杜邦公司國杜邦公司1968年開始研究，年開始研究，1973年年 研制成功研制成功)，我國命名為芳綸纖維。，我國命名為芳綸纖維。 高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、 耐腐蝕、低密度耐腐蝕、低密度 2.Kevlar材料（重點(diǎn)）材料（重點(diǎn)） （3）結(jié)構(gòu)特性 a.物理性能 （1）有光，黃色，Kevlar49為深黃色 (2) 線密度：大部分13.7，直徑0.012mm (3) 密度：大部分1.43-1.44g/cm3 2.Kevlar材料（重點(diǎn)）材料（重點(diǎn)） b.力學(xué)性能 （

6、1）強(qiáng)度高、質(zhì)量輕）強(qiáng)度高、質(zhì)量輕 大部分短纖維產(chǎn)品其密度為大部分短纖維產(chǎn)品其密度為1. 43-1. 44 g/cm1. 43-1. 44 g/cm3 3。而。而 凱夫拉凱夫拉4949為為1. 44-1. 45 g/cm1. 44-1. 45 g/cm3 3，凱夫拉，凱夫拉149149為為1. 47 1. 47 g/cmg/cm3 3，與常規(guī)合纖相比，錦綸為，與常規(guī)合纖相比，錦綸為1. 14 g/cm1. 14 g/cm3 3，聚酯為，聚酯為 1.38 g/cm1.38 g/cm3 3，碳纖維為，碳纖維為1. 8 g/cm1. 8 g/cm3 3，玻璃纖維為，玻璃纖維為2. 25 2. 25

7、g/cmg/cm3 3，鋼絲為，鋼絲為7. 9 /cm7. 9 /cm3 3。因此凱夫拉纖維密度比錦綸、。因此凱夫拉纖維密度比錦綸、 聚酯大，而比碳纖維、玻璃纖維和鋼絲小，在基本相同強(qiáng)聚酯大，而比碳纖維、玻璃纖維和鋼絲小，在基本相同強(qiáng) 度下，凱夫拉具有較輕的特點(diǎn)。度下，凱夫拉具有較輕的特點(diǎn)。 2.Kevlar材料（重點(diǎn)）材料（重點(diǎn)） （2）壓縮性能壓縮性能 在軸向和徑向具有較低的壓縮性能，這主要由于它的高結(jié)在軸向和徑向具有較低的壓縮性能，這主要由于它的高結(jié) 晶和高取向。晶和高取向。 （3）剪切性能）剪切性能 凱夫拉纖維具有較低的剪切性能，因?yàn)樗哂休^高的各向凱夫拉纖維具有較低的剪切性能，因?yàn)樗?/p>

8、具有較高的各向 異性。異性。 （4）耐磨性能）耐磨性能 由于凱夫拉纖維較弱的橫向結(jié)合力，因此具有較低的耐磨由于凱夫拉纖維較弱的橫向結(jié)合力，因此具有較低的耐磨 性能，當(dāng)纖維之間摩擦或與金屬表面摩擦，易原纖化。這性能，當(dāng)纖維之間摩擦或與金屬表面摩擦，易原纖化。這 種情況在纖維表面區(qū)域，易纖維劈裂或原纖化，以致形成種情況在纖維表面區(qū)域，易纖維劈裂或原纖化，以致形成 斷裂。為了保護(hù)其表面，大部分凱夫拉纖維制品上油劑，斷裂。為了保護(hù)其表面，大部分凱夫拉纖維制品上油劑， 增加耐磨性增加耐磨性。 2.Kevlar材料（重點(diǎn)）材料（重點(diǎn)） 具體力學(xué)性能參數(shù) 強(qiáng)度：3.6 GPa 伸長模量：131 GPa 斷裂

9、伸長率：2.8 % 長期使用溫度：180 軸向熱脹系數(shù)：-2 10 -6/ K 2.Kevlar材料（重點(diǎn)）材料（重點(diǎn)） 4）功能特性 a.熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性: Kevlar品牌纖維在熱試驗(yàn)中（TGA）非 常穩(wěn)定，直至600才有明顯的重量喪失。 b.低腐蝕性：低腐蝕性：具有高含量的Kevlar品牌纖維試片，表 現(xiàn)出比半金屬片低的侵蝕性。 C.降解溫度降解溫度:凱夫拉纖維具有極好的熱穩(wěn)定性，這是 芳香族聚酞胺固有的特性。在500以上產(chǎn)生急劇的降解。 d .其他性質(zhì)：其他性質(zhì)：有良好的耐堿性，耐酸性好于錦綸， 具有良好的耐有機(jī)溶劑、漂白劑以及抗蟲蛀和霉變，對橡 膠有良好的粘附性，但耐日曬和抗紫外線能

10、力差。 2.Kevlar材料（重點(diǎn)）材料（重點(diǎn)） （5）材料分類應(yīng)用 包括三種牌號的產(chǎn)品，并重改名稱。包括三種牌號的產(chǎn)品，并重改名稱。 改稱為改稱為； 改稱為改稱為； 改稱為改稱為。 主要用于繩索、電主要用于繩索、電 纜、涂漆織物、帶纜、涂漆織物、帶 和帶狀物，以及防和帶狀物，以及防 彈背心等。彈背心等。 用于航空、用于航空、 宇航、造船宇航、造船 工業(yè)的復(fù)合工業(yè)的復(fù)合 材料制件。材料制件。 主要用于主要用于橡膠增強(qiáng)橡膠增強(qiáng)，制造輪制造輪 胎胎、三角皮帶三角皮帶、同步帶同步帶等等 2.Kevlar材料（重點(diǎn)）材料（重點(diǎn)） （5）材料應(yīng)用 a.目前，“凱夫拉”層壓薄板與鋼、鋁板的復(fù)合裝甲，不僅已

11、廣泛應(yīng) 用于坦克、裝甲車，而且用于核動力航空母艦及導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，使上述 兵器的防護(hù)性能及機(jī)動性能均大為改觀。 b.“凱夫拉”與碳化硼等陶瓷的復(fù)合材料是制造直升飛機(jī)駕駛艙和駕駛 座的理想材料。據(jù)試驗(yàn)，它抵御穿甲子彈的能力比玻璃鋼和鋼裝甲好 得多。 c.為了提高戰(zhàn)場人員的生存能力，人們對避彈衣的研制越來越重視。 “凱夫拉”材料還是制造避彈衣的理想材料。據(jù)報(bào)道，用“凱夫拉” 材料代替尼龍和玻璃纖維，在同樣情況下，其防護(hù)能力至少可增加一 倍，并且有很好的柔韌性，穿著舒適。用這種材料制作的防彈衣只有 23公斤重，穿著行動方便，所以已被許多國家的警察和士兵采用 。 2.Kevlar材料（重點(diǎn)）材料（重點(diǎn)）

12、（5）材料應(yīng)用 2.Kevlar材料（重點(diǎn)）材料（重點(diǎn)） （5）材料應(yīng)用（軍品） 防護(hù)頭盔 防彈背心 2.Kevlar材料（重點(diǎn)）材料（重點(diǎn)） （5）材料應(yīng)（民品) Kevlar和和碳纖維碳纖維的性能比較的性能比較 ? 芳綸纖維全稱為“聚對苯二甲酰對苯二胺”,英文為Aramid fiber(杜邦 公司的商品名為Kevlar)，是一種新型高科技合成纖維，具有超高強(qiáng)度、 高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能,其強(qiáng)度是鋼絲的 56 倍 ，模量為鋼絲或玻璃纖維的23倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量僅 為鋼絲的1/5左右，在560度的溫度下，不分解，不融化。它具有良好 的絕緣性和抗老化性能，具有很長的生命周期。芳綸的發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為 是材料界一個(gè)非常重要的歷史進(jìn)程。 碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強(qiáng)度比鋼的大、密度比鋁的小、 比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導(dǎo)電，具有許 多寶貴的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能的新型材料。碳纖維可分別用聚丙烯 腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化