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芳纶绝缘纸芳纶材料
发布时间: 2022年05月26日 字体:

一、芳纶绝缘纸

芳纶绝缘纸属于芳纶复合材料,主要有两大类,一是间位芳纶绝缘纸,我国命之为芳纶1313;二是对位芳纶绝缘纸,我国命之为芳纶1414。两者化学结构相似,但性能差异却很大,应用领域各有不同。芳纶1313以其出色的耐高温绝缘性,成为高品质功能性纤维的一种,而芳纶1414极好的力学性能使之在高性能纤维中占据着重要核心地位。

目前,很多领域应用最多的是芳纶1313。这是一种柔软洁白、纤细蓬松、富有光泽的纤维,外观与普通化纤并无二致,却集众长于一身,拥有超乎寻常的“特异功能”。

持久的热稳定性。芳纶1313最突出的特点就是耐高温,可在220℃高温下长期使用而不老化,其电气性能与机械性能可保持10年之久,而且尺寸稳定性极佳,在250℃左右时,其热收缩率仅为1%;短时间暴露于300℃高温中也不会收缩、脆化、软化或者熔融;在超过370℃的强温下才开始分解;400℃左右才开始碳化––如此高的热稳定性在目前有机耐温纤维中是很少有的。

性能特点:

1、骄人的阻燃性。材料在空气中燃烧所需氧气体积的百分比叫做极限氧指数,极限氧指数越大,其阻燃性能就越好。通常空气中氧气含量为21%,而芳纶1313的极限氧指数大于29%,属于难燃纤维,所以不会在空气中燃烧,也不助燃,具有自熄性。这种源于本身分子结构的固有特性使芳纶1313永久阻燃,因此有“防火纤维”之美称。

2、极佳的电绝缘性。芳纶1313介电常数很低,固有的介电强度使其在高温、低温、高湿条件下均能保持优良的电绝缘性,用其制备的绝缘纸耐击穿电压可达到40KV/mm,是全球公认的最佳绝缘材料。

3、杰出的化学稳定性。芳纶1313的化学结构异常稳定,可耐大多数高浓无机酸及其他化学品的腐蚀,抗水解和蒸汽腐蚀。

4、优良的机械特性。芳纶1313是柔性高分子材料,低刚度高伸长特性使之具备与普通纤维相同的可纺性,可用常规纺机加工成各种织物或无纺布,而且耐磨抗撕裂,适用范围十分广泛。

5、超强的耐辐射性。芳纶1313耐α、β、χ射线以及紫外光线辐射的性能十分优异。用50Kv的χ射线辐射100小时,其纤维强度仍保持原来的73%,而此时的涤纶或锦纶则早已成了粉末。

在安全防护、高温过滤、电气绝缘、结构材料等领域的应用越来越广,普及程度越来越高,已成为军事、工业、科技等许多领域不可或缺的重要基础材料

 

二、芳纶

芳纶(Nomex是芳纶一种,是苯二甲酰苯二胺),广泛应用于复合材料、防弹制品、建材、特种防护服装、电子设备等领域。芳纶全称为"聚苯二甲酰苯二胺",英文为Aramid fiber(帝人芳纶的商品名为 Twaron 杜邦公司的商品名为Kevlar),是一种新型高科技合成纤维,具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的 5~6倍 ,模量为钢丝或玻璃纤维的2~3倍,韧性是钢丝的2倍,而重量仅为钢丝的1/5左右,在560度的温度下,不分解,不融化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能,具有很长的生命周期。芳纶的发现,被认为是材料界一个非常重要的历史进程。

芳纶纤维诞生于20 世纪60 年代末,最初作为宇宙开发材料和重要的战略物资而鲜为人知。冷战结束后,芳纶作为高技术含量的纤维材料大量用于民用领域,才逐渐露为人所知。芳纶的全称是“芳香族聚酰胺纤维”,是一类新型的特种用途合成纤维。芳纶中最具实用价值的品种有两个:一是分子链排列呈锯齿状的间位芳纶纤维,我国称之为芳纶1313;一是分子链排列呈直线状的对位芳纶纤维,我国称之为芳纶1414。

从全球来看,全球间位芳纶(1313)产能3.2 万吨,供需基本平衡。在国内供求关系方面,我国间位芳纶需求约10000 吨,而国内总产能为8600 吨,产能明显不足。作为国内间位芳纶市场的主导者,泰和新材占据了60%以上的市场份额,毛利率基本稳定在35%以上。全球对位芳纶产能约6.5 万吨,2011 年全球对位芳纶需求量在53000 吨左右。世界上主要的对位芳纶生产商是美国杜邦和日本帝人,分别具有28600 吨和28450 吨产能,几乎垄断国际市场。

芳纶特点

1、良好的机械特性

间位芳纶是一种柔性高分子,断裂强度高于普通涤纶、棉、尼龙等,伸长率较大,手感柔软,可纺性好,可生产成不同纤度、长度的短纤维和长丝,在一般纺织机械制成不同纱支织成面料、无纺布,经过后整理,满足不同领域的防护服装的要求。

2、优异的阻燃、耐热性能

间位芳纶的极限氧指数(LOI)大于28,因此当它离开火焰时不会继续燃烧。纽士达®间位芳纶的阻燃特性是由其自身化学结构所决定的,因而是一种永久阻燃纤维,不会因使用时间和洗涤次数降低或丧失阻燃性能。纽士达®间位芳纶具有很好的热稳定性,在205℃的条件下可以连续使用,在大于205℃高温条件下仍能保持较高的强力。纽士达®间位芳纶具有较高的分解温度,而且在高温条件下不会熔融、融滴,当温度大于370℃时才开始炭化。

3、稳定的化学性质

间位芳纶具有优异的耐大多数化学物质的性能,可耐大多数高浓度的无机酸,常温下耐碱性能好。

4、耐辐射性

间位芳纶的耐辐射性能十分优异。例如在1.2×10-2 w/in2紫外线和1.72×108rads的γ射线的长时间照射下,其强度仍保持不变。

5、耐久性

间位芳纶优良的耐摩擦和耐化学品性能,经过100次洗涤后,用纽士达®间位芳纶加工的布料撕破强力仍可以达到原强力的85%以上。

对位芳纶的耐温性能要高于间位芳纶,连续使用温度范围为-196 ℃ ~ 204 ℃,在560℃高温下不分解、不熔化。对位芳纶最显著的特性是高强度、高模量,其强度 大于25克/旦,是优质钢材的5~6倍、玻纤的3倍、高强尼龙工业丝的2倍; 模量是优质钢材或玻璃纤维的2~3倍、高强尼龙工业丝的10倍。

芳纶浆粕是对芳纶纤维进行表面原纤化处理之后便得到的,其独特的表面结构极大地提高了混合物的抓附力,因此非常适合作为一种增强纤维应用于摩擦及密封产品中。

用途

对位芳纶纤维是重要的国防军工材料,为了适应现代战争的需要,美、英等发达国家的防弹衣均为芳纶材质,芳纶防弹衣、头盔的轻量化,有效提高了军队的快速反应能力和杀伤力。在海湾战争中,美、法飞机大量使用了芳纶复合材料。除了军事上的应用外,现已作为一种高技术含量的纤维材料被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个方面。在航空、航天方面,芳纶由于质量轻而强度高,节省了大量的动力燃料,据国外资料显示,在宇宙飞船的发射过程中,每减轻1公斤的重量,意味着降低100万美元的成本。除此之外,科技的迅猛发展正在为芳纶开辟着更多新的民用空间。据报道,芳纶产品用于防弹衣、头盔等约占7~8%,航空航天材料、体育用材料大约占40%;轮胎骨架材料、传送带材料等方面大约占20%左右,还有高强绳索等方面大约占 13%。轮胎业也开始大量使用芳纶帘线来减轻重量,减少滚动阻力。

随着欧美地区开展禁止使用石棉的环境保护运动,芳纶浆粕纤维得到了迅速的发展,逐步取代石棉成为刹车片、离合器片、密封垫的主要材料。此外,它在其他工业领域中也得到了广泛的应用,如光纤防护、高温过滤袋、汽车胶管、轮胎、音响弹波布、动力传送带、运输带、转移印花毯、胶鞋鞋底等方面;在个体防护领域,芳纶可以制成防弹衣、防弹头盔、防弹装甲等、消防服、消防面罩、军警作训服、防切割手套等;在民用领域,芳纶可以做成飞机、汽车、高铁的阻燃内饰及织物,可以制成防火毯、逃生绳、阻燃窗帘、床罩、睡衣、桌布、围裙、微波炉手套等。芳纶还能做成芳纶纸,用于电机、变压器、电子电器的绝缘,还可进一步加工成蜂窝结构材料,用于飞机、游艇、高铁、动车的次受件。

 

三、NOMEX诺美纸

NOMEX纸又称诺美纸,是一种合成的芳香族酰胺聚合物绝缘纸,具有较高的机械性能、柔性和良好电气性能,而且可以在较高的温度下保持其特性,广泛用于发电机、变压器、电气设备、机电及家用电器中.

NOMEX纸具有以下八大特性:

1. 固有的介电强度

经过压光处理的Nomex绝缘纸产品能耐18~40KV/mm的短时电压场强,无需用清漆及树脂作进一步的处理;由于NOMEX产品具有低的介电常数,因而使得绝缘和冷却介质间的电场分布更为均匀;

2. 机械韧性

压光后的NOMEX绝缘纸强度非常高,且弹性、抗撕裂性及耐磨蚀性都良好,较薄的产品则具有柔韧性;

3. 热稳定性

NOMEX绝缘纸具有UL材料温度等级220°C的认可,代表即使连续置于220°C下能保持有效性能10年以上;

4. 化学兼容性

NOMEX绝缘纸基本不受大多数溶剂的影响,而且非常耐酸、碱腐蚀。它易与所有的清漆、粘合剂、变压器液体、润滑油以及冷涷剂兼容。另外,NOMEX绝缘纸亦不会被昆虫、真菌及霉菌所破坏;

5. 低温性能

在氮的沸点(77K)下,NOMEX绝缘纸T410及NOMEX993、994型层压板的抗拉伸强度都超过室温下的强度值;

6. 对潮湿不敏感

NOMEX绝缘纸在相度湿95%时,其介电强度是完全干燥状态下的90%,同时,很多机械性能实际上有所改善;

7. 耐辐射

即使是电离射的强度达800兆拉德(8兆戈瑞),NOMEX绝缘纸亦基本上不受影响,而且经8次此种剂量的辐射后仍保持其有机械及电气性能;

8. 无毒/耐燃

NOMEX绝缘纸不会对人或动物产生任何已知的毒性反应.NOMEX绝缘纸在空气中不熔化,不助燃.而且在220°C时其限氧指数(LOI)大于20.8(一般空的燃烧临界值),因此其不会燃烧.Nomex绝缘纸符合UL94-V0规定的耐燃要求。


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