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芳纶Ⅲ纤维用于东风系战略固体火箭发动机壳体

2017-04-27

  我国从80年代开始研制芳纶纤维中号称"王牌纤维"的对位芳纶,国内编号是芳纶1414或叫芳纶II但始终在工艺和配方上无法做到稳定出丝或性能指标不高.直到05年以后才形成整体突破,华东大学首先研制出采用国产原材料和制备设备稳定出丝的工业规模化生产的高模高强对位芳纶.

  对位芳纶是导弹壳体 复合装甲 飞机结构壳体 防弹衣大量采用的复合材料,具有很大的军事价值.

  在对位芳纶纤维领域水平最高的是老毛子的AMPOC系高模高强杂环芳香族聚酰胺对位芳纶纤维用于SS-24 SS-25 SS-27等导弹壳体.其AMPOC的物理机械性能达到美国战略导弹正在装备的碳纤维材料水平.然后是美国的凯芙拉系列以及日本帝人公司的系列产品.

  我国在05年前一直是进口老毛子的AMPOC系列材料,可以从公开的文章“航天动力复合材料技术发展现状及设想”中能看到当时的一些具体问题.

  最近比较闲,所以对TG在这方面现在发展的情况找了些资料,颇有收获现集中转贴公开的官方资料请版内的板油们做下研判:

  付旭,男,汉,44岁,中共党员,硕士研究生,中蓝晨光化工研究院院长、教授级高级工程师,从事高分子材料合成及加工、特种纤维和企业管理。

  一、主要创新事迹

  付旭同志长期从事化工高分子材料的研究与开发工作,特别是国防化工新材料的研制。自1987起作为项目负责人之一和主要研究人员参加了“十五”国家重点攻关课题“高发泡低密度聚氯乙烯挤出板材”、“冶金行业钨棒生产用聚氯乙烯软模制品的开发”、“阻燃透明软聚氯乙烯套管的研究”、“桑塔纳轿车用聚氯乙烯六角齿形管的研究”、“桑塔纳轿车用聚甲醛衬管的研究”、“桑塔纳轿车用滑石粉填充聚丙烯(PP6)研究”、“TTSJ同向双螺杆挤出机系列产品开发”、“玻纤增强聚甲醛研究”、“高润滑聚甲醛研究”等开发与研究项目,其成果均分别通过部、省、市级鉴定,并广泛应用于汽车,塑料,冶金等领域。

  在国防化工新材料开发领域,该同志主持并承担参加了航空航天部军工项目10号工程特种酚醚模塑料研究、国家科技部“八五”国家重点项目聚苯硫醚改性及合金研究、国防科工委军工项目039工程轻质强度头罩材料研究、国防科工委14.5mm钨蕊穿甲脱壳弹及闭气环研究,这些项目均通过了相应的省部级鉴定。做为项目主持人进行了国家科技部“863”项目“新型聚碳酸酯板材”研究、国防科工委芳纶Ⅲ纤维研究、国防科工委M-3单体合成研究、国家科技部国家火炬项目“汽车、电子/电器用高性能聚合物材料”等项目的研究,并已通过科技部、国防科工委的鉴定和验收。这些成果广泛应用在航空航天,武器装备,汽车,通讯,电子等领域并逐步形成产业化.据不完全统计,该同志主持的研究成果在本单位产生的直接经济收益3000万元/年,通过成果转让外单位产生的直接经济收益每年在1亿元以上。

  付旭同志先后主持和承担了国家科技部、军委总装部、国防科工委三部委联合下达的国家重点攻关项目“0.5kg/天芳纶Ⅲ纤维的研究”和“10t/aM3单体的研究”(项目负责人,项目经费300万美元加1800万人民币);“863”重大军工项目“1000t/a芳纶1414的研究”(项目负责人);“995”国家高新工程研制保障工程项目“5t/a高性能芳纶Ⅲ纤维装置建设”(项目负责人,项目经费1450万元)。

  付旭同志先后在国家和省部级各类刊物发表论文及文章三十余篇;获得国家和省部市级各类奖励十一项, 国家发明专利/申报两项;在二十多个国家和省级学术、技术组织中担任重要职务。

  付 旭 中蓝晨光化工研究院高级工程师。主持了多项“七五”、“八五”国家重点攻关课题以及国家火炬项目和“863”项目的研究,成果被广泛应用于汽车、塑料、冶金等领域。现主持国家重点攻关项目两项、“863”项目一项、“995”项目一项。所研制的芳纶Ⅲ纤维是我国东风系列战略武器固体火箭发动机的壳体增强材料。科技成果的转化为单位赢得了良好的经济效益,2004年总收入近3亿元。

  一种芳纶Ⅲ原丝束的后处理新工艺

  [摘要] 芳纶III纤维是一种高强度新型材料,有广泛的应用。它由对苯二胺、对苯二甲酰氯及5(6)-胺基-2-(4-胺基苯基)苯并咪唑三种原料,以二甲基乙酰胺为溶剂低温共聚而成;其原液经过滤、脱泡、纺丝、沉淀、洗涤、干燥、收卷得芳纶III原丝,强度只有1.5GPa左右,需经处理才能得到4.5GPa的芳纶III纤维。目前国外只用间歇式热处理法进行小规模生产,成品率只有70-80%。本发明的后处理新工艺,是将芳纶III原丝束经张力器、上油机、加热炉、收丝机收卷成筒而成,张力控制在0.2-1.0CN/tex,加热炉通入保护氮气,炉温均匀保持在320-500℃,丝束在炉内运动被均匀加热,加热时间0.5-5min。本工艺优点是方法简单,操作容易,运动丝束受热均匀,热处理所需时间短,成品合格率高。

  样品倾斜的X-射线衍射法分析芳纶Ⅲ纤维径向结构

  彭涛,郭灵虹,付旭,王凤德,叶光斗

  采用广角X-射线衍射样品倾斜扫描模式(STD)对新型对位芳香族共聚酰胺纤维——芳纶Ⅲ纤维进行了结晶和取向结构分析。发现在纤维径向存在明显的结晶度和取向度的渐变分布,在纤维内层越靠轴心的位置结晶度和取向度越大,在2θ=28.3°的结晶峰面积占总结晶面积的百分比越小,从而分析出纤维成形工艺对纤维聚集态结构带来的影响。

  【作者单位】:四川大学高分子科学与工程学院;四川大学分析测试中心;中蓝晨光化工研究院;中蓝晨光化工研究院;四川大学高分子科学与工程学院 成都610065;中蓝晨光化工研究院;成都610041;成都610065;成都610065

  前言芳纶Ⅲ纤维是中蓝晨光化工研究院近年来开发成功的一种三元共聚芳香族聚酰胺纤维。经力学性能检测,具有高达28~31cN/dtex的拉伸强度和1050~1170cN/dtex的杨氏模量,达到了与国际先进芳香族聚酰胺纤维力学性能相近的水平。其杨氏模量、耐酸碱性、耐溶剂性能等尤为优良(见表1),耐热性能也比目前世界上产业化对位芳纶中性能最好的A PM O C更好[1]。图1为芳纶Ⅲ与A P-M O C-Ⅲ纤维的热重(TG)分析对比。芳纶Ⅲ纤维的高模量和优异的耐溶剂、耐热性能与其超分子结构是密切相关的,研究纤维的结晶、取向结构并探索其形成过程是一个重要的课

  纳米SiO2对EP/国产芳纶Ⅲ纤维复合材料性能的影响

  张淑慧[1] 梁国正[1] 崔红[2] 张炜[1] 王斌[1]

  [1]西北工业大学理学院应用化学系,西安710072 [2]西安航天复合材料研究所,西安710025

  选择纳米SiO2作为增强材料改性环氧树脂(EP)基体,与国产芳纶Ⅲ纤维缠绕成复合材料。研究了不同含量的纳米SiO2对EP基体拉伸性能和冲击性能的影响;通过NOL环复合材料剪切强度测试和纤维缠绕φ150mm容器水压爆破实验,研究了不同含量纳米SiO2对EP/国产芳纶Ⅲ纤维复合材料层间剪切强度和纤维强度转化率的影响。结果表明,EP基体中纳米SiO2质量分数为3%时,对基体拉伸和冲击性能均有显著改善,拉伸强度和冲击强度分别提高28.8%和22.6%,EP/国产芳纶Ⅲ纤维复合材料的层间剪切强度达到最大值,比未改性配方高出约56.8%;0150mm容器水压爆破结果表明,纳米SiO2的加入使纤维强度转化率平均提高7%以上。

  从以上一些公开资料和论文快照中,我认为里面所说的芳纶Ⅲ就是我国研制的与俄罗斯AMPOC系属于同一类型的高模高强杂环对位纤维.并且已用于战略导弹固体发动机,再结合版内热心勤劳的板油在XH的关于DF31以及JL-2的帖子里转贴的大量论文资料和官方八股新闻,那么可以说DF-31A JL-2 和DF-25都极可能用上了芳纶Ⅲ纤维.

  另附:中蓝晨光化工研究院正在做1000吨/年芳纶Ⅲ纤维高科技新材料产业化项目,建设具有国际先进、国内一流的高新技术产业化基地。

  再转贴个资料:

  据哈玻璃钢研究院“神七”飞船配套的碳纤维结构件项目负责人林再文介绍,碳纤维复合材料密度是钢的五分之一。用它做成的结构件,与铝合金相比,可以减重30%—40%。在“神七”飞船推进舱上共2个结构件是哈玻璃钢研究院用碳纤维复合材料制成的,其中推进舱的承力结构件是目前世界上在载人飞船上使用的尺寸最大、开口最大的碳纤维复合材料主承力结构件,直径达2.5米。通俗来讲,这个结构件的作用相当于一个固定在飞船推进舱中的大支架,在上面要精确固定几十件仪器设备。

  如此轻的碳纤维复合材料做成的薄壁结构件真的能承载那么大的重量吗?为解决结构件的成型技术,哈玻院的科研人员最终解决了复合材料结构件尺寸变形、精度控制、开口补强等多项技术关键,完全达到了飞船的使用要求。

  如果说哈玻璃钢研究院能够研制2.5米直径的碳纤维复合材料主承力结构件是否意味着TG具备了研制生产2.5米火箭导弹的碳纤维复合材料壳体的技术基础?


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