芳綸纖維的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展樣本VIP

芳綸纖維研究現(xiàn)狀及其發(fā)展展望摘要芳綸纖維是芳香族聚酰胺類纖維通稱，國外商品牌號叫凱芙拉（Kevlar）纖維，國內(nèi)命名為芳綸纖維。芳香族聚酰胺纖維最早開發(fā)于20世紀60年代初，1962年美國杜邦公司率先研制出商品名為“Nomex”間位芳綸，并于1967年開始工業(yè)化生產(chǎn)；1966年又研制出商品名為“Kevlar”高性能芳綸，并于1971年開始工業(yè)化生產(chǎn)。當前全球從事芳綸1414生產(chǎn)廠家重要有美國杜邦公司(Kevlar)、日本帝人公(Twaron、Technora)、俄羅斯耐熱公司(Pycap)等。國內(nèi)芳香族聚酰胺纖維研制始于20世紀70年代。從上世紀80年代開始，國內(nèi)還進行了芳綸I(芳綸14)和芳綸Ⅲ(一種新型芳香族共聚酰胺纖維)研究，但僅限于小試和中試階段，未能實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。近年來，國內(nèi)始終致力于高性能芳綸國產(chǎn)化、規(guī)?；夹g(shù)開發(fā)。芳綸纖維是綜合性能優(yōu)秀，性價比抱負有機耐高溫纖維，在先進復(fù)合材料、防彈制品、建材、特種防護服裝、電子設(shè)備等領(lǐng)域具備遼闊應(yīng)用前景。芳綸纖維產(chǎn)業(yè)將迎來大發(fā)展，將成為世界上應(yīng)用量最大、用途最廣高性能纖維。核心詞：芳綸，生產(chǎn)工藝，市場分析，前景

ThePresentSituationandTheOutlookofAramidFiberABSTRACTAromaticpolyamidefiberisofaramidfibercollectively，foreigngoodsbrandcalledkayfulla(Kevlar)fiber，ourcountrynamedaramidfiber.Aromaticpolyamidefibertheearliestdevelopmentintheearly1960s，in1962theUnitedStatesduponttakestheleadindevelopingacommodity，called"Nomex"betweenaaramid，andin1967startedtoindustrialproduction；1966yearsanddevelopedthegoods，called"Kevlar"highperformanceofaramid，andin1971startedtoindustrialproduction.Nowengagedintheproductionofaramid1414globalmanufacturermainlyAmericandupont(Kevlar)，Japaneseemperorpeoplemale(Twaron，Technora)，Russia(Pycap)heat.Thedevelopmentofaromaticpolyamidefiberinourcountrythedevelopmentbeganinthe1970s.Sincethe1980s，ChinaisstillthearamidI(aramid14)andaramidⅢ(anewtypeofaromaticpolyamidefiber)，butonlyforsmallandpilotphase，failedtorealizelarge-scaleproduction.Formanyyears，ourcountryhasbeencommittedtothelocalizationofhighperformance，largescalearamidfibertechnologydevelopment.Aramidfiberisvarietyperformanceisexcellent，priceidealorganichightemperatureresistantfiber，inadvancedcompositematerials，bulletproofproducts，buildingmaterials，specialprotectiveclothing，electronicequipmentetchaswideapplicationprospects.Aramidfiberindustrywillhavebigdevelopment，willbecometheworld'slargestapplication，useisthemostextensivehighperformancefibers.KEYWORDS：Aramid，Productionprocess，Marketanalysis，Prospects目錄18772前言 110969第1章緒論 2109521.1芳綸纖維概述 2257161.1.1芳綸纖維定義 2220691.1.2芳綸纖維分類 27871.2芳綸纖維特點 268551.3芳綸纖維應(yīng)用 319128第2章芳綸纖維生產(chǎn)工藝 681742.1間位芳綸纖維生產(chǎn)工藝 6211502.1.1聚間苯二甲酰間苯二胺縮聚物制備 6161962.1.2芳綸1313纖維制備 7225602.2對位芳綸纖維生產(chǎn)工藝 827221第3章芳綸纖維發(fā)呈現(xiàn)狀 11291283.1國外芳綸纖維發(fā)呈現(xiàn)狀 11255803.1.1國外芳綸纖維發(fā)展史 11276413.1.2國外芳綸纖維生產(chǎn) 1142493.2國內(nèi)芳綸纖維發(fā)呈現(xiàn)狀 1391713.2.1國內(nèi)芳綸纖維發(fā)展史 131343.2.2國內(nèi)芳綸纖維生產(chǎn) 1367173.3國內(nèi)芳綸纖維消費現(xiàn)狀及預(yù)測 1494303.4國內(nèi)芳綸纖維進出口狀況 1521093.5國內(nèi)芳綸纖維市場需求狀況 16299903.6國內(nèi)外芳綸纖維發(fā)展展望 1618176結(jié)論 1811750謝辭 1912613參照文獻 2022179外文資料翻譯 22前言芳綸是芳香族聚酰胺類纖維通稱。它全稱是芳香族聚酰胺纖維。1974年，美國貿(mào)易聯(lián)合會(U.S，F(xiàn)ederalTradeCommission，F(xiàn)TC)將它們命名為“aramidfibers”，國內(nèi)稱為芳綸。20世紀60年代初，美國杜邦公司一方面開發(fā)出具備優(yōu)良熱穩(wěn)定性間位芳綸HF-1，即Nomex纖維；1966年，公司又生產(chǎn)出了對位芳綸即Kevlar纖維；1972年日本帝人公司生產(chǎn)出對位芳綸Conex纖維；1986年荷蘭Akzo公司生產(chǎn)出Twaron纖維；1987年日本帝人公司生產(chǎn)出Technora纖維。國內(nèi)于1972年開始進行芳綸研制工作，并于1981年通過芳綸1313鑒定,1985年又通過芳綸1414鑒定，它們分別相稱于美國杜邦公司Kevlar-29和Kevlar-49。近年來芳綸在國內(nèi)研究進展越來越快，并不斷獲得重大突破。芳綸作為一種新型高性能纖維，其杰出物理化學(xué)性能越來越受到注重，3月，上海艾麥達纖維科技有限公司和常熟市貝斯特皮革有限公司“100t／a對位芳綸聚合體制備試研究”項目通過了鑒定，對位芳綸聚合體制備技術(shù)正是生產(chǎn)芳綸纖維核心技術(shù)，有了它，對位芳綸產(chǎn)業(yè)化就邁出了核心一步。芳綸是一種高強度、高模量、低密度和耐磨性好有機合成高科技纖維。由于芳綸其獨特物理性能和化學(xué)性能，使得其廣泛用于國防、航空、航天、造船、體育器材、汽車、建筑等工業(yè)，例如：在建筑業(yè)可以作增強混凝土構(gòu)件；汽車業(yè)可代替石棉來制造剎車片、離合器、整流器等，以減少石棉對環(huán)境及人體健康傷害；還可以用來制作防護服裝，如宇航服、消防服等；耐熱制品如芳綸增強橡膠傳送帶；以及高性能繩索等[1]。第1章緒論1.1芳綸纖維概述1.1.1芳綸纖維定義芳綸纖維是芳香族聚酰胺類纖維統(tǒng)稱，國外商品牌號叫做凱芙拉纖維，國內(nèi)命名為芳綸纖維。1.1.2芳綸纖維分類芳綸纖維按分子構(gòu)造可分為三種類型：對位芳香族聚酰胺纖維，間位芳香族聚酰胺纖維，芳香族聚酰胺共聚纖維。其中對位芳香族聚酰胺纖維又分為聚對苯酰胺（聚對氨基苯甲酰）纖維、聚苯二甲酰胺對苯二胺纖維，間位苯二甲酰間苯二胺纖維分為聚間苯二甲酰間苯二胺纖維、聚N,N-間苯雙-（間苯甲酰胺）對苯二甲酰胺纖維[2]。1.2芳綸纖維特點1.良好機械特性間位芳綸是一種柔性高分子，斷裂強度高于普通滌綸、棉、尼龍等，伸長率較大、手感柔軟、可紡性好，可生產(chǎn)成不同纖度、長度短纖維和長絲，在普通紡織機械制成不同紗支織成面料、無紡布，通過后整頓，滿足不同領(lǐng)域防護服裝規(guī)定。2.優(yōu)秀阻燃、耐熱性能間位芳綸極限氧指數(shù)（LOI）28，因而當它離開火焰時不會繼續(xù)燃燒。間位芳綸阻燃特性是由其自身化學(xué)構(gòu)造所決定，因而是一種永久阻燃纖維，不會因使用時間和洗滌次數(shù)減少或喪失阻燃性能。間位芳綸具備較好熱穩(wěn)定性，在205℃條件下可以持續(xù)使用，在不不大于205℃高溫條件下仍能保持較高強力。間位芳綸具備較高分解溫度，并且在高溫條件下不會熔融、融滴，當溫度不不大于370℃時才開始炭化。3.穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)除強酸與強堿以外，芳綸幾乎不受有機溶劑、油類影響。芳綸濕強度幾乎與干強度相等。對飽和水蒸氣穩(wěn)定性，比其她有機纖維好。芳綸對紫外線是比較敏感。若長期裸露在陽光下，其強度損失很大，因而應(yīng)加保護層。這種保護層必要能阻擋紫外光對芳綸骨架損害。4.耐輻射性間位芳綸耐輻射性能十分優(yōu)秀。例如在1.72×108rad/sr射線照射下，強度仍能保持不變。5.耐久性間位芳綸優(yōu)良耐摩擦和耐化學(xué)品性能，通過100次洗滌后，用間位芳綸加工布料撕破強力仍可以達到原強力85%以上。對位芳綸耐溫性能要高于間位芳綸，持續(xù)使用溫度范疇為-196℃～204℃，在560℃高溫下不分解、不熔化。對位芳綸最明顯特性是高強度、高模量，其強度不不大于25克/旦，是優(yōu)質(zhì)鋼材5～6倍、玻纖3倍、高強尼龍工業(yè)絲2倍；模量是優(yōu)質(zhì)鋼材或玻璃纖維2～3倍、高強尼龍工業(yè)絲10倍。芳綸漿粕是對芳綸纖維進行表面原纖化解決之后便得到，其獨特表面構(gòu)造極大地提高了混合物抓附力，因而非常適合伙為一種增強纖維應(yīng)用于摩擦及密封產(chǎn)品中。芳綸漿粕六方特種纖維—芳綸1414漿粕，淺黃色絮花狀，呈毛絨狀，其毛羽豐富，強度高、尺寸穩(wěn)定性好，無脆性、耐高溫、耐腐蝕、有韌性、收縮率小、耐磨性好、表面積大，能較好與其他物質(zhì)結(jié)合，是一種補強材料，回潮率為8%，平均長度為2-2.5mm，表面積為8m2/g。而被用作墊片增強材料，具備較好回彈性能和密封性能，對人體健康及環(huán)境無危害，可用作于水、油、烴類和中檔強度酸堿等介質(zhì)密封，造出墊片具備優(yōu)良密封性能和抗蠕變松弛性能。事實證明，普通只需添加少于10%漿粕，得到產(chǎn)品強度相稱于50-60%石棉纖維增強產(chǎn)品。用于增強摩擦、密封材料等制成品，可作為石棉代替品用于摩擦密封材料，高性能耐熱絕緣紙以及增強復(fù)合材料[3-4]。1.3芳綸纖維應(yīng)用芳綸纖維重要用作環(huán)氧、聚酯和其她樹脂增強材料，制成各種航空、宇航和其她軍事用途構(gòu)件。1.3.1在航空航天及軍事方面應(yīng)用在航空方面，重要用作各種整流罩、機翼前緣、襟翼、方向舵、安定面翼尖、尾錐、應(yīng)急出口系統(tǒng)構(gòu)件、天花板、隔板、艙壁、地板、艙門、行李架、座椅等。采用芳綸復(fù)合材料，可比玻璃纖維復(fù)合材料減輕質(zhì)量30%。為了達到減輕質(zhì)量和提高經(jīng)濟效率，普通在商用飛機和直升機上，都大量采用了芳綸復(fù)合材料。例如L-1011三星式客機總用量已達1135kg，使用芳綸纖維飛機減輕質(zhì)量365kg。S-76商用直升飛機外表面，使用芳綸復(fù)合材料已達50%。在航天方面，重要用作火箭發(fā)動機殼體和壓力容器、宇宙飛船駕駛艙、氧氣、氮氣和氦氣容器以及通風(fēng)管道等。在軍事用途上，可以用作防護材料，如坦克、裝甲車、飛機、艇防彈板以及頭盔和防彈衣等。1.3.2在民用工業(yè)方面應(yīng)用芳綸纖維復(fù)合材料可大幅減輕制品質(zhì)量，故在民用工業(yè)方面應(yīng)用也十分廣泛。例如，造船工業(yè)采用芳綸復(fù)合材料后，船體可減輕質(zhì)量28%-40%，燃料省35%，航程可延長35%。用作汽車和舢板材料時，都可大幅減輕質(zhì)量。在體育用品方面，已經(jīng)成功地用于許多運動器材，在曲棍球棒中，以芳綸和木材混合使用，可以改進耐用性及其剛性，同步也可以與玻璃纖維合用。在高爾夫球棒、網(wǎng)球拍、標槍、弓、魚竿、滑雪橇和其她體育用品中，可以與碳纖維合用。在混合構(gòu)造中，芳綸提供較高抗張強度，優(yōu)良抗沖擊性能，及有利經(jīng)濟性。芳綸纖維高強度、質(zhì)量輕、尺寸穩(wěn)定等特性，也可作為涂覆織物使用，用作空氣支撐構(gòu)造建筑物以及充氣膠布制品，如膠船、救生筏、充氣橋、軟式飛艇、氣球、特種服裝、飛機軟油箱等。芳綸是輪胎簾子線好材料，具備承載高、質(zhì)量輕、乘用舒服、噪音低、高速性能好、滾動阻力小、產(chǎn)生熱量小、耐磨損等長處，特別合用于高速高壓輪胎。芳綸還可以用橡膠和塑料復(fù)合制成高壓軟管和重型運送帶。用芳綸制成帶式迅速降落傘，比用尼龍66減輕質(zhì)量50%-60%，而包裝體積可減少50%-60%以上。用芳綸纜繩可以代替鋼絲繩索，用作深海固定繩，在海水中浸泡1年后它強度也不下降。還可以作為吊裝繩、拋錨繩和直升機吊繩等。此外，還可以取代石棉制品，重要用作密封墊和摩擦材料，如剎車片、離合器片等。還可以增強水泥，使強度大大提高，防止產(chǎn)生裂紋，也是原子能發(fā)電不可缺少材料[5-6]。第2章芳綸纖維生產(chǎn)工藝2.1間位芳綸纖維生產(chǎn)工藝間位芳綸全稱“聚間苯二甲酰間苯二胺”，英文縮寫MPIA(poly-m-phenyleneisophthalamide)，國內(nèi)稱為芳綸1313。芳綸1313是一種開發(fā)早、應(yīng)用廣、產(chǎn)量大、發(fā)展快耐高溫纖維品種，其總量居特種纖維第二位。其分子構(gòu)造為：聚間苯二甲酰間苯二胺是排列規(guī)整鋸齒型大分子，在熔融此前就已經(jīng)分解，玻璃化溫度Tg為270℃，在350℃如下不會發(fā)生明顯分解和炭化。當溫度超過400℃時，纖維逐漸發(fā)脆、炭化直至分解，但是不會產(chǎn)生熔滴；在火焰中不延燃，具備較好阻燃性，極限氧指數(shù)（LOI）為29%—32%，性能極佳。間位芳綸突出特點是優(yōu)秀耐高溫性，良好尺寸穩(wěn)定性，優(yōu)良可紡性、防火性和耐腐蝕性。芳綸1313纖維生產(chǎn)工藝涉及兩個環(huán)節(jié)：聚間苯二甲酰間苯二胺縮聚物制備，芳綸1313纖維制備[7]。2.1.1聚間苯二甲酰間苯二胺縮聚物制備芳綸1313由間苯二甲酰氯(ICI)和間苯二胺(MPD)縮聚而成，生產(chǎn)縮聚物重要有如下三種辦法。界面縮聚法把配方量間苯二胺溶于定量水中，加入少量酸吸取劑成為水相。再將配方量ICI溶于有機溶劑中，然后邊強烈攪拌邊把ICI溶液加到MPD水溶液中，在水和有機相界面上及時發(fā)生反映，生成聚合物沉淀，通過度離、洗滌干燥后得到固體聚合物。低溫溶液縮聚法先把間苯二胺溶解在N，N二甲基乙酰胺(DMAc)溶劑中，在攪拌下加人間苯二甲酰氯，反映在低溫下進行，并逐漸升溫到反映結(jié)束。然后加入氫氧化鈣，中和反映生成氯化氧，使溶液成為DMAc-CaCI2酰胺鹽溶液系統(tǒng)，通過濃度調(diào)節(jié)，可直接用于濕法紡絲，也可以通過堿性離子互換樹脂除去反映生成HCI。黎葦?shù)妊芯渴灏诽砑觿MIA縮聚反映影響，發(fā)現(xiàn)不同構(gòu)造叔胺對PMIA分子量影響是不同，其中以加入少量甲基吡啶作為HCI吸取劑對提高PMIA分子量最為明顯。乳液縮聚法將ICI溶于與水有一定相溶性有機溶劑（如環(huán)己酮），MPD溶于具有酸吸取劑水中，高速攪拌，使縮聚反映在攪拌時形成乳液體系有機相中進行。此辦法利于熱量傳遞。此外，尚有專利報道有氣相縮聚法制備芳香族聚酰胺。鑒于低溫溶液縮聚與界面縮聚、乳液縮聚相比，耗用溶劑少，生產(chǎn)效率高，在直接使用樹脂溶液進行紡絲、打漿和制膜時可以省去樹脂析出、水洗和再溶解等操作，在生產(chǎn)上更為經(jīng)濟，因此低溫溶液聚合應(yīng)用廣泛。采用低溫縮聚法制備聚間苯二甲酰間苯二胺，溶劑為N，N二甲基乙酰胺(DMAc)時，有下列因素對反映有影響：間苯二甲酰氯、間苯二胺純度，摩爾比，反映溫度，反映時間，溶劑中水分含量和攪拌速度等。2.1.2芳綸1313纖維制備芳綸1313纖維可采用干法紡絲、濕法紡絲或干噴濕紡法制備。干法紡絲干法紡絲流程為將低溫溶液縮聚所得紡絲液用氫氧化鈣中和，得到約含20%聚合物及9%CaCl2黏稠液，通過濾后加熱到150～160℃進行干法紡絲，得到初生纖維因帶有大量無機鹽，需經(jīng)多次水洗后在300℃左右進行4～5倍拉伸，或經(jīng)卷繞后纖維先進入沸水浴進行拉伸、干燥，再于300℃下張緊1.1倍解決。干法紡絲產(chǎn)品有長絲和短纖維兩種。濕法紡絲濕法紡絲普通流程為：紡前原液溫度控制在22℃左右，原液進入體積密度為1.366含二甲基乙酰胺和氯化鈣凝固浴中，浴溫保持60℃，得到初生纖維經(jīng)水洗后，接著再進行干燥，溫度為130℃，然后320℃熱板上再拉伸1.45倍而制得成品。日本帝人采用此辦法。Conex產(chǎn)品重要為短纖維，有如下幾種品種：普通短纖維、原液染色短纖維、短切纖維和高強度長絲。據(jù)專利簡介高強Conex濕法紡絲流程為：漿液→凝固浴→洗滌→第一次濕拉伸→第二次濕拉伸→干燥→干拉伸→后解決。制得纖維抗張強度可達8.48～9.27CN/dtex，伸長率25%～28%在300℃時熱收縮為5.60%～6.0%。干噴濕紡法美國孟山都公司綜合干紡和濕紡長處，提出了干噴濕紡工藝。采用這種工藝，紡絲拉伸倍數(shù)大、定向效果好、耐熱性好。如濕紡纖維在400℃下熱收縮率為80%，而干噴濕紡纖維不大于10%，濕紡零強溫度為440℃，干紡為470℃，而干噴濕紡可提高到515℃。各大公司采用生產(chǎn)工藝流程為：美國杜邦公司采用低溫溶液聚合，干法紡絲，得纖維Nomex；日本帝人公司采用界面聚合，再溶解，用倒章式濕法紡絲裝置進行紡絲，紡出纖維稱為Conex；孟山都公司綜臺干紡和濕紡長處提出了干噴濕紡工藝。此外，前蘇聯(lián)ΦeHHnox用熱塑擠壓法生產(chǎn)[8-10]。2.2對位芳綸纖維生產(chǎn)工藝對位芳綸全稱為聚對苯二甲酰對苯二胺，英文縮寫PPTA，國內(nèi)俗稱芳綸1414。對位芳綸采用低溫縮聚法合成，其單體重要是對苯二胺(PPD)和對苯二甲酰氯(TPC)或?qū)Ρ蕉姿?TPA)。聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)紡絲制成芳綸纖維重要商品有Kevlar、Twaron等。PPTA縮聚單體是PPD和TPC，PPTA在達到其熔點之前即發(fā)生分解，因而既不能用熔融聚合法聚合，也不能用熔融紡絲法紡絲。DuPont公司采用低溫溶液縮聚法生產(chǎn)PPTA。聚合過程涉及適量PPD在縮聚溶劑中溶解，氮氣保護下冷卻到-15℃，然后隨著攪拌添加TPC，生成產(chǎn)物是黏稠糊狀漿，反映物容許靜置過夜，同步逐漸升溫至室溫。通過將此反映物在混合器中用水攪拌，洗去溶劑和HCl，聚合物過濾收集。在該反映中，溶劑選取、反映物化學(xué)計量、體系中水分等因素對決定聚合物分子質(zhì)量有重要作用。縮聚溶劑選用弱堿性酰胺溶劑，如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺、六甲基磷酰胺(HMPA)等。選用酰胺類溶劑因素是它們對芳香族聚酰胺分子有很強溶解能力，在聚合物鏈增長到足夠長之前，能防止其從溶液中結(jié)晶沉淀出來，從而保證反映活性，得到高分子量產(chǎn)物。實際生產(chǎn)中，采用混合溶劑以便提高聚合物分子量。據(jù)報道，DuPont公司初期采用HMPA/NMP混合物作為縮聚溶劑，當HMPA/NMP體積比為2：l時，生產(chǎn)PPTA有最大分子量。最佳反映物濃度約為0.25mol/L，濃度低于0.25mol/L或高于0.3mol/L會導(dǎo)致分子量下降。由于后期發(fā)現(xiàn)HMPA溶劑也許致癌．DuPont公司耗費了大量精力才尋找到一種比較適當代替溶劑（NMP/CaCl2）。聚合產(chǎn)物分子量與NMP/CaCl2比例有相稱大關(guān)系，提高或減少CaCl2用量都會減少聚合產(chǎn)物分子量。由于NMP/CaCl2溶劑系統(tǒng)溶解能力比HMPA/NMP溶劑系統(tǒng)稍差，聚合產(chǎn)物中有低聚體存在，這個問題解決得益于先進反映器，新型反映器系統(tǒng)消除了低聚體晶核產(chǎn)生和結(jié)晶。加入堿性化合物中和反映過程中HCl有助于提高分子質(zhì)量。發(fā)現(xiàn)LiH是最有效堿性化臺物，因素之一是它與HCl反映不產(chǎn)生水，而水存在將導(dǎo)致鏈反映終結(jié)。當二元酸成為便宜原料后，也進行過對苯二甲酸(TPA)與PPD合成PPTA研究。當TPA和PPD縮聚反映中有吡啶存在，在具有已經(jīng)溶解了CaCl2和LiCINMP中，可以制得高分子量PPTA。據(jù)報道，采用聚4-乙烯吡啶代替吡啶，可以克服TPA和二元胺縮聚時芳香族聚酰胺分子量低困難。紡絲時，采用濃硫酸作溶劑制備紡絲溶液，溶解溫度80℃，溶液濃度普通為14%～20%。采用這些條件是為了獲得具備各向異性液晶紡絲原液。采用干噴濕紡法紡絲，干噴濕紡作用之一是將噴絲板和低溫凝固水浴隔開，以便噴絲板保溫，保持紡絲溶液液晶態(tài)。此外，干噴濕紡空氣層有助于紡絲溶液拉伸。噴頭拉伸比對初生纖維強度有重要影響，普通不不大于3。紡絲時預(yù)先將紡絲原液加熱到70—90℃，紡出噴絲孔后，再通過約0.5cm長空氣層，然后進入溫度約10℃、含硫酸量為20%—27%凝固浴中。由于紡絲溶液具備液晶性質(zhì)，通過噴絲孔時已經(jīng)高度取向，初生纖維不必進行拉伸就能獲得優(yōu)良力學(xué)性能，只需水洗干燥就可以得到原則級芳綸。為了得到更高模量芳綸，還需要在氮氣流保護下，進行約550℃熱解決。高模量Kevlar-49就是原則級Kevlar-29通過熱解決得到。濕PPTA初生纖維在高溫下熱解決對于提高模量很有效，但對強度影響不大。Twaron制造工藝和Kevlar類似，但Twaron縮聚反映溶劑是NMP/CaCl2，受Twaron公司產(chǎn)品專利保護。PPD在冷卻NMP/CaCl2懸浮液中溶解，該溶液重要功能是形成一種帶有酰胺鍵合復(fù)合體，以便使溶液中聚合物分子鏈盡量長，較高分子量可以提高纖維強度。當前PPTA典型數(shù)均分子量約為2×104（相應(yīng)于聚合度85和分子鏈長約110nm），多分散性約為2～3。長絲經(jīng)上油后干燥，通過若干后解決工序就可以生產(chǎn)出不同品種長絲產(chǎn)品，Twaron其她產(chǎn)品如短纖維和漿粕最初都是用長絲制成。通過纖維成形技術(shù)改進PPTA型芳綸力學(xué)性能辦法有：減小噴絲孔和纖維直徑，增長噴絲孔長徑比，增長紡絲張力和紡絲速度，對初生纖維進行浸漬后熱解決，冷凍固態(tài)下高壓紡絲，聚合物滲入技術(shù)等。此類技術(shù)基本是從減少PPTA纖維構(gòu)造缺陷、提高結(jié)晶取向限度來考慮[11]。第3章芳綸纖維發(fā)呈現(xiàn)狀及展望3.1國外芳綸纖維發(fā)呈現(xiàn)狀3.1.1國外芳綸纖維發(fā)展史芳綸纖維最早開發(fā)于20世紀60年代初，1962年美國杜邦公司率先研制出商品名為“Nomex”間位芳綸，并于1967年開始工業(yè)化生產(chǎn)；1966年又研制出商品為“Kevlar”高性能芳綸，并于1971年開始工業(yè)化生產(chǎn)；當前全球從事芳綸1414生產(chǎn)廠家重要有美國杜邦公司(Kevlar)、日本帝人公司(Twaron、Technora)、俄羅斯耐熱公司(Pycap)等。自20世紀60年代美國杜邦公司成功研發(fā)出芳綸纖維并率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，迄今30年近年中，芳綸纖維走過了由軍用戰(zhàn)略物資向民用物資過渡歷程，當前國外芳綸無論是研發(fā)水平還是規(guī)?；a(chǎn)都日趨成熟。在芳綸纖維生產(chǎn)領(lǐng)域，對位芳香族聚酰胺纖維發(fā)展最快。如美國杜邦Kevlar纖維，荷蘭阿克蘇·諾貝爾公司(已與帝人合并)Twaron纖維，日本帝人公司Technora纖維及俄羅斯Terlon纖維等[12]。3.1.2國外芳綸纖維生產(chǎn)美國杜邦是芳綸開發(fā)先驅(qū)，她們無論在新產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)規(guī)摸上，還是在市場占有率上都居世界一流水平，僅她們生產(chǎn)Kevlar纖維，當前就有Kevlar-49、Kevlar-29等十各種牌號，每個牌號又有數(shù)十種規(guī)格產(chǎn)品。杜邦公司Kevlar纖維總產(chǎn)能達3.0萬t/a以上，當前杜邦公司有三個生產(chǎn)高性能芳綸基地，最早生產(chǎn)基地是在Richmond，產(chǎn)能2.2萬t/a(合成樹脂3.0萬t/a以上)，第二個生產(chǎn)基地是在英國北愛爾蘭Maydown，產(chǎn)能0.7萬t/a，第三個生產(chǎn)基地是在日本合資東麗一杜邦(TDC)，產(chǎn)能0.4萬t/a。杜邦公司在宣布擴大Kevlar纖維生產(chǎn)能力，增設(shè)新生產(chǎn)線，籌劃在將來五年產(chǎn)能將擴張50％。帝人、赫斯特等芳綸生產(chǎn)知名公司也不甘示弱，紛紛擴產(chǎn)或聯(lián)合，并積極開拓市場，但愿成為這個朝陽產(chǎn)業(yè)生力軍。近年來日本敵人通過收購并投資荷蘭阿克蘇·諾貝爾公司，使其產(chǎn)量增長1倍，形成了與杜邦公司抗衡競爭格局。國外芳綸纖維產(chǎn)能重要集中在日本、美國和歐洲，生產(chǎn)芳綸纖維公司也較為集中，當前全球從事芳綸纖維生產(chǎn)廠家重要有5個：美國杜邦公司(Kevlar)、日本帝人公司(Twaron、Teehnora)、俄羅斯卡明斯克化纖股份公司(SVM、AP—ITIOC、Rusar)和特威爾化纖股份公司(SVM、Apmoc)、韓國科隆公司(Kolon)，其她國家或公司僅有少量生產(chǎn)一。，全球芳綸纖維生產(chǎn)能力約9.51萬t/a，其中對位芳綸纖維產(chǎn)能約6.61萬t/a，杜邦和帝人二家公司產(chǎn)能共計6.15萬t/a，占對位芳綸纖維產(chǎn)能93%；間位芳綸纖維產(chǎn)能約為2.9萬t/a，重要生產(chǎn)公司仍為杜邦公司，產(chǎn)能為全球總產(chǎn)能75%以上。預(yù)測到全球?qū)ξ环季]纖維產(chǎn)能可達6.61萬t/a，間位芳綸產(chǎn)能為5.2萬t/a。全球芳綸纖維消費量約為7.5萬t，其中對位芳綸纖維5.2萬t，間位芳綸纖維2.3萬t。芳綸纖維消費區(qū)域重要也集中在美國、歐洲和日本。歐洲是世界芳綸纖維最大消費市場，其消費量占全球總消費量48％，約3.6萬t；美國消費量占全球36%，約2.7萬t；日本消費量約占全球11%，約0.8萬t；其她地區(qū)約0.4萬t。隨著生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展以及生產(chǎn)成本逐漸減少，芳綸纖維消費領(lǐng)域已經(jīng)逐漸從應(yīng)用于軍工和航天領(lǐng)域特殊材料，發(fā)展成為在工業(yè)和民用領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用高性能材料。表4-1為國外對位芳綸產(chǎn)能狀況[13-14]：表4-1國外對位芳綸纖維產(chǎn)能狀況(t/a)公司名稱裝置所在地產(chǎn)能杜邦公司美國英國日本2.450.700.50帝人公司日本荷蘭0.202.30俄羅斯卡明斯特和特維爾化纖公司俄羅斯0.20韓國科隆公司韓國0.26共計6.613.2國內(nèi)芳綸纖維發(fā)呈現(xiàn)狀3.2.1國內(nèi)芳綸纖維發(fā)展史國內(nèi)于1972年開始進行芳綸研制工作，并于1981年通過芳綸1313鑒定，1985年又通過芳綸1414鑒定，它們分別相稱于美國杜邦公司Nomex和Kevlar。1986～1990年中華人民共和國發(fā)展國民經(jīng)濟第七個五年籌劃期間，北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計院、西安交通大學(xué)、晨光化工研究院、南通合成樹脂廠和上海合成纖維研究所共同承擔(dān)了國家關(guān)于芳香族聚酰胺研制工作。在20世紀90年代，晨光化工研究院、上海合成纖維研究所、東華大學(xué)化學(xué)纖維研究所、沈陽市紅星密封材料廠等單位研制和生產(chǎn)對位芳綸性能已接近國際水平。但由于資源、成本等方面因素，國內(nèi)應(yīng)用芳綸大某些依然依賴于進口。1999年，山東煙臺氯綸股份有限公司正式提出建設(shè)中華人民共和國第一種芳綸1313程項目，并于5月份引進了俄羅斯技術(shù)。通過艱難技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)研制出了具備極高科技含量20各種有色芳綸1313纖維，產(chǎn)品質(zhì)量可與美國杜邦等世界一流公司媲美。3.2.2國內(nèi)芳綸纖維生產(chǎn)隨著國內(nèi)經(jīng)濟迅速發(fā)展，國內(nèi)芳綸需求量和生產(chǎn)量越來越多。國內(nèi)間位芳綸纖維產(chǎn)能7600t/a,對位芳綸纖維產(chǎn)能255t/a，芳綸纖維總產(chǎn)量約8000t。國內(nèi)間位芳綸纖維重要生產(chǎn)公司有3家，分別為煙臺氨綸股份有限公司、廣東彩艷股份有限公司和圣歐(蘇州)安全防護材料有限公。煙臺氨綸股份有限公司在完畢了間位芳綸中試基本上實現(xiàn)了500t產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，并于將生產(chǎn)線擴大至2500t/a。底公司又新建生產(chǎn)裝置，產(chǎn)能達到4600t/a，完全投產(chǎn)后產(chǎn)量也將大幅增長。廣東彩艷股份有限公司于1996年開始研發(fā)芳綸纖維生產(chǎn)技術(shù)，時建成200t/a間位芳綸纖維中試生產(chǎn)線，時，建成l000t/a間位芳綸纖維生產(chǎn)線。圣歐(蘇州)安全防護材料有限公司成立于，從屬于圣歐集團(中華人民共和國)有限公司，公司間位芳綸纖維產(chǎn)能達到t/a，為國內(nèi)第二大問位芳綸纖維生產(chǎn)公司，也是中華人民共和國最大芳綸絕緣紙生產(chǎn)商。國內(nèi)對位芳綸纖維重要生產(chǎn)公司有4家，分別為中藍晨光化工研究院、上海東華大學(xué)、煙臺氨綸股份有限公司和廣東彩艷股份有限公司。中藍晨光院在20世紀90年代掌握年產(chǎn)30t對位芳綸纖維技術(shù)基本上，正在擴大建設(shè)千噸級對位芳綸纖維生產(chǎn)裝置。東華大學(xué)在后開始對位芳綸纖維研究工作，與兩家民營公司組建了上海艾麥達纖維科技有限公司，并在常熟市貝斯特皮革有限公司建成年產(chǎn)1000t規(guī)模中試裝置。煙臺氨綸股份有限公司獲得對位芳綸纖維中試成功，建成持續(xù)運轉(zhuǎn)百噸級中試生產(chǎn)線，籌劃建設(shè)1000t/a對位芳綸纖維生產(chǎn)裝置。廣東彩艷股份有限公司是重要間位芳綸纖維生產(chǎn)公司，對位芳綸纖維還處在研發(fā)階段，有小試裝置，規(guī)劃建設(shè)l000t/a對位芳綸纖維生產(chǎn)裝置。此外，國內(nèi)尚有多家單位如河北硅谷化工公司、江蘇儀征化纖公司、河南簾子線公司等都在進行對位芳綸纖維工業(yè)化生產(chǎn)研究，其中儀化公司籌劃投資11億元人民幣建設(shè)3000t\a對位芳綸項目，河北硅谷化工公司籌劃建設(shè)千噸級對位芳綸纖維生產(chǎn)裝置。中華人民共和國芳綸纖維生產(chǎn)廠家概況如表4-2[15]:表4-2中華人民共和國芳綸纖維生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力(t/a)公司名稱間位芳綸纖維對位芳綸纖維煙臺氨綸公司廣東彩艷公司上海東華大學(xué)晨光化工研究院其她研究院共計460010007600100201003052553.3國內(nèi)芳綸纖維消費現(xiàn)狀及預(yù)測由于芳綸投資成本高，技術(shù)難度大，工藝技術(shù)嚴格保密，長期以來只有美國和日本等很少數(shù)國家生產(chǎn)，產(chǎn)品被視為重要戰(zhàn)略物資而嚴格管理，形成了技術(shù)和貿(mào)易壟斷，在價格上、貨源上對國內(nèi)實行特別限制，再加上國內(nèi)技術(shù)、資金、原料和設(shè)備等因素，中華人民共和國至今未能實現(xiàn)芳綸1414工業(yè)化生產(chǎn)。近來，由于國內(nèi)高科技產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，芳綸1414又是支持高科技產(chǎn)業(yè)基本材料，市場容量擴大，對芳綸1414需求日趨急迫，據(jù)記錄國內(nèi)每年直接和間接進口芳綸及有關(guān)制品數(shù)以億元計，缺口5000t以上，市場潛力極大[16]。，國內(nèi)芳綸纖維消費量約5125t。當前芳綸纖維重要消費領(lǐng)域是防彈防護材料、線纜材料、橡膠和復(fù)合材料工業(yè)。特別是對位芳綸纖維在防護材料和復(fù)合材料上應(yīng)用增長較快。防護材料重要用于防彈織物以及防火織物，用于軍事、安保、消防等領(lǐng)域；線纜重要用于高強繩索和光纜張力構(gòu)件；橡膠工業(yè)領(lǐng)域用量穩(wěn)步增長，重要是輪胎、膠管、傳動帶和膠料用短纖維用量增長較快；復(fù)合材料重要應(yīng)用于固體火箭發(fā)動機殼體，航天器機身、主翼、尾翼等。預(yù)測到，國內(nèi)芳綸纖維市場年需求量將會達到11000t，～年均增長率為13.6%。國內(nèi)芳綸纖維消費構(gòu)造及預(yù)測如表4-3所示[17-18]:表4-3國內(nèi)芳綸纖維消費構(gòu)造及展望(t)消費領(lǐng)域（預(yù)測）-均增長率/%橡膠增強復(fù)合材料線纜防護材料絕緣材料其她共計900500100050002255125170013001900450010006001100011.217.311.314.512.217.813.63.4國內(nèi)芳綸纖維進出口狀況，國內(nèi)芳綸纖維進口量約2519t，出口量約394t，凈進口量2125t。近幾年，國內(nèi)芳綸纖維進口量增長較快，時芳綸纖維進口量有1850t，到進口量已超過2500t?！季]纖維進口年均增長率約為16.7%。表4-4為～國內(nèi)芳綸纖維進出口狀況[19]：表4-4～國內(nèi)芳綸纖維進出口狀況(t)年份進口數(shù)量出口數(shù)量1850269625194294253943.5國內(nèi)芳綸纖維市場需求狀況近年來國內(nèi)芳綸纖維市場需求旺盛，國產(chǎn)產(chǎn)品供不應(yīng)求，大某些用量依托進口，國內(nèi)市場缺口約t。預(yù)測將來國內(nèi)芳綸纖維市場仍將大量進口，國產(chǎn)芳綸纖維在數(shù)量和質(zhì)量上仍與進口產(chǎn)品有一定差距，但差距將逐漸縮小，自給率逐漸提高?！珖鴥?nèi)芳綸纖維供需變化及預(yù)測如表4-5所示：表4-5～國內(nèi)芳綸纖維供需變化及展望(t)年份產(chǎn)量凈進口量表觀消費量自給率/%（預(yù)測）-增長率/%3000300030001000022.21400220021251600-4.84400520051251160014.668.257.758.586.2--3.6國內(nèi)外芳綸纖維發(fā)展展望芳綸憑借其良好機械性、優(yōu)秀耐燃性阻燃性、穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)等，在海內(nèi)外顧客中贏得普遍贊譽，具備遼闊市場發(fā)展前景。21世紀是新技術(shù)新材料時代，也是高科技纖維時代。隨著科技進步和世界經(jīng)濟進一步發(fā)展，芳綸纖維還將在更多領(lǐng)域有所應(yīng)用，當前芳綸纖維不但僅在航空航天、軍事、工業(yè)生產(chǎn)方面得到了較好運用，更是滲入到了人們生活中方方面面。芳綸纖維在市場容量和更加復(fù)雜性能方面將會加速發(fā)展。當前，美國、日本芳綸制造商都爭相擴大生產(chǎn)，世界芳綸工業(yè)正迎來一種大發(fā)展機遇。國內(nèi)要打破外國芳綸技術(shù)壟斷和突破生產(chǎn)技術(shù)障礙，就必要全力以赴進行工程技術(shù)攻關(guān)，研制出具備中華人民共和國自主知識產(chǎn)權(quán)芳綸技術(shù)專利，生產(chǎn)出可與國外同類產(chǎn)品媲美高性能芳綸纖維，以獲得市場制高點和積極權(quán)。隨著國內(nèi)對位芳綸產(chǎn)業(yè)化進程推動，咱們化纖工業(yè)一定能在產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域發(fā)揮越來越大作用[20]。結(jié)論發(fā)展具備差別化、功能化、特殊意義高性能纖維和特種纖維是21世紀重要研究課題，芳香族聚酰胺纖維作為典型高性能纖維必將得到全面發(fā)展。當代國防、消防、化工、冶金、水電、地礦、核工業(yè)等行業(yè)對具備隔熱、透氣、阻燃、耐溫、耐腐蝕特種材料需求也將造就一種潛在巨大市場。通過改性、新型成型技術(shù)和差別化研究，進一步改進其壓縮強度、耐疲勞強度、彎曲模量、耐水耐光性能和表面粘合力，提高其使用性能，改進加工條件，減少生產(chǎn)成本，可以預(yù)測隨著芳綸纖維生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)革新，與芳綸纖維有關(guān)功能紡織品將會得到更廣泛應(yīng)用。用芳綸纖維增強復(fù)合材料具備耐腐蝕、耐疲勞、抗沖擊、隔熱等優(yōu)秀性能，在許多領(lǐng)域特別在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。由于芳綸具備優(yōu)良性能，故該纖維及其制品應(yīng)用于輪胎行業(yè)、防彈衣、運動器材，航空航天、軍需工業(yè)建筑業(yè)、涂覆織物制品等各種行業(yè)中。正是由于它用途十分廣泛，它曾被稱為“全能纖維”。據(jù)記錄，用于防彈衣、頭盔等約占7％～8％；航空航天材料、體育用材料約占40％；輪胎和膠帶骨架材料等約占20％；高強繩索等占13%左右?，F(xiàn)階段國內(nèi)芳綸產(chǎn)品重要是高溫過濾用低端產(chǎn)品，服裝及其她高品位領(lǐng)域應(yīng)用較少，某些高品位產(chǎn)品，如間位芳綸紙、長絲、可染纖維等尚未開發(fā)成功。高品位間位芳綸產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)難度較大，成為芳綸在高品位產(chǎn)品中應(yīng)用重要阻力。此外由于當前只有美國、日本、荷蘭等國家可進行芳綸纖維大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，國內(nèi)較少廠家能生產(chǎn)芳綸成本較高，這就阻礙芳綸在許多行業(yè)應(yīng)用，如輪胎行業(yè)等。隨著社會發(fā)展，芳綸作為一種高性能纖維，其應(yīng)用將會越來越廣泛，國內(nèi)芳綸要借鑒國外經(jīng)驗，進一步加大芳綸生產(chǎn)規(guī)模，減少原纖化，提高摩擦性能，改進染色性能等，將會成為后來芳綸研究重要方向[21]。謝辭本課題在選題及研究過程中得到胡驥教師悉心指引。胡教師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，協(xié)助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱勉勵。胡教師一絲不茍作風(fēng)，嚴謹求實態(tài)度，踏踏實實精神，不但授我以文，并且教我做人，給我以終身受益無窮之道。對胡教師感激之情是無法用言語表達。感謝諸位教師等對我教誨培養(yǎng)。你們細心指引我學(xué)習(xí)與研究，在此，我要向諸位教師深深鞠一種躬，并深深表達感謝。

參照文獻[1]李嘩．對位芳綸發(fā)呈現(xiàn)狀、技術(shù)分析及展望E[J]．合成纖維，，9(2):1-5[2]羅益鋒．高性能纖維掘金勿忘科學(xué)發(fā)展[J]．中華人民共和國化工信息，，1(8):6-7[3]李新新，張慧萍，晏雄．芳綸纖維生產(chǎn)及應(yīng)用狀況[J]．天津紡織科技，，187（5）：4-9[4]羅益鋒．聚焦海外高性能纖維新動向[J]．中華人民共和國化工信息，：2(1)：8-9[5]楊青，王小菊．改性芳綸短纖維Sulfron3001在輪胎膠料中應(yīng)用[J]．橡膠工業(yè)，，57(5):300-302[6]劉慶備，梅李超，孫友德．超級芳綸III特性簡介[J]．高科技纖維與應(yīng)用，，33(5):7-10[7]江恩偉，楊中強，俞宗根，等．對位芳綸纖維紙在覆銅板中應(yīng)用研究[J]．絕緣材料，，43(2):20-23[8]袁金慧，江欞，馬家舉，等．芳綸應(yīng)用和發(fā)展[J]，高科技纖維網(wǎng)與應(yīng)用，，30(4)：27-30[9]王維相，翁亞棟．芳綸在橡膠制品中應(yīng)用概況[J]，橡膠工業(yè)，，51（25）：437-438[10]黎繼榮．芳綸材料在高性能輪胎中應(yīng)用[J]，科技資訊，，31（16）：35-36[11]董紀震，吳宏仁，陳雪英．合成纖維生產(chǎn)工藝學(xué)[M]．北京紡織工業(yè)出版社，1989[12]高田忠彥．對位型芳綸性能與應(yīng)用[J]．高科技纖維與應(yīng)用，1998，23(6)：40[13]馬立，魯烈峰，白仲安，等．芳綸纖維增強復(fù)合材料機械加工[J].制造技術(shù)研究，，6(28)：30[14]嚴志云，劉安華，賈德民．芳綸纖維表面解決及其在橡膠工業(yè)中應(yīng)用[J]，橡膠工業(yè)，，51（12）：56[15]ThangaratnamRK，PalaninathanR，RamachandranJ.Thermalbucklingoflaminatedcompositeshells[J].AIAAJournal，1990，28(5)：859-860[16]ChenJK，SunCT，ChangCI.Failureanalysisofagraphiteepoxylaminatesubjectedtocombinedthermalandmechanicalloading[J].JournalofCompositeMaterial，1985，19(5)：408-423[17]BallantyneA，WoodroffeJA，CronburgTL.Modelingoftheinteractionof10.6μmlaserradiationwithreinforcedplastics[J].AIAAJournal，1981，19(6):731-738[18]StavridiM，GinnekenB，KoenderinkJJ.Surfacebidirectionalreflectiondistributionfunctionandthetextureofbricksandtiles[A].SPIE[C].1996，2599：406-417[19]ZaworskiJ，WeltyR，DrostMK.Measurementtechniquesforbidirectionalreflectanceofengineeringmaterials[A].ASME[C].1993，244:172-177[20]DavisH.MicrostructureOrganizationinParaaramidFibers[J].TextileResearchJournal，，70(11)：945[21]XiaoDongHu，ShawnEJenkin，ByungGMin，etal.HighPerformanceFiber(J).MacromolecularMaterialsandEngineering，，288(11)：823-843

外文資料翻譯BasedontheInternetofinjectionmoldintelligentdesignsystemAbstractTherapidgrowthofInternetandinformationtechnologiesinrecentyearsprovidesasolutiontosupportandfacilitatecollaborativeproductdevelopmentsamongdifferentgeographicallydistributedenterprises.AneffectiveandfeasibletooltoaidthecollaborativedevelopmentofinjectionmodelscanberealizedbydevelopinganInternet-basedmodeldesignsystemasoneofthemodulesofacollaborativeproductdevelopmentsystem.ThispaperpresentsaprototypeInternet-basedintelligentdesignsystemforinjectionmodels.ThearchitectureofthesystemconsistsofaninteractiveKBmodeldesignsystemembeddedinanInternetenvironment.AJava-enabledsolutiontogetherwithartificialintelligencetechniquesisemployedtodevelopsuchanetworkedinteractiveCADsystem.Inthissystem，thecomputationalmodule，theknowledgebasemoduleandthegraphicmoduleforgeneratingmodelfeaturesareintegratedwithinaninteractiveCAD-basedframework.Theknowledgebaseofthesystemwouldbeaccessedbymodeldesignersthroughinteractiveprogramssothattheirownintelligenceandexperiencecouldalsobeincorporatedwiththetotalmodeldesign.Theapproachadoptedbothspeedsupthedesignprocessandfacilitatesdesignstandardizationwhichinturnincreasesthespeedofmodelmanufacture.ApracticalcasestudyispresentedtoillustratetheoperationsoftheInternet-basedmodeldesignsystem.ElsevierLtd.Allrightsreserved.1.IntroductionPlastic，whichisoneofthemostversatileinthemodernage，iswidelyusedinmanyproductsthroughouttheworld.Duetoitsabilitytoproducecomplex-shapeplasticpartswithgooddimensionalaccuracyandveryshortcycletimes，injectionmodelinghasbecomethemostimportantprocessformanufacturingplasticpartsintheplasticindustrytoday.However，thecurrentplasticsindustryisundergreatpressure，duetotheglobalizationofthemarket，theshortlifecycleofproductdevelopment，increasingproductdiversity，highdemandofproductquality.Tomeetsuchrequirements，itisveryimportantforthistradetoadoptvariousadvancedtechnologieswhichincludeinformationandInternettechnology，CAD/CAE/CAMintegrationtechnology，concurrentengineering，artificialintelligence，andsoon，toeffectivelyaidthedevelopmentofinjectionmodeledproduct.Ininjectionmodeling，thedesignofamodelisofcriticalimportanceforproductqualityandefficientprocessing.Inmostcases，qualityofmodelisresponsiblefortheeconomicsoftheentireprocess.Injectionmodeldesigninvolvesextensiveempiricalknowledge(heuristicknowledge)aboutthestructureandfunctionsofthecomponentsofthemodel.Nowadays，modeldesignfaceswithincreasingdeadlinepressuresandthedesignitselfispredominantlybaseduponexperienceofthemodeldesigner.Modeldesignersarerequiredtopossessthoroughandbroadexperience，becausedetaileddecisionsrequiretheknowledgeoftheinteractionamongvariousparameters.Unfortunately，itispresentlyimpossibletocoverthegrowingdemandforsuchexperienceddesigners.Therefore，intelligentCADtoolsthatcanassistinthevarioustasksofthemodeldesignprocessareveryimportanttotheproductivityofthemodel-makingindustry.ThegrowingtrendinglobalmanufacturingistoalargeextentsupportedbyInternet，informationtechnologiesandglobalmarketing.Nowadays，itiscommontoseethatdesign，manufacturingandfinalassemblyofaproductaremadeincompanieslocatedindifferentpartsoftheworld.Thevariouspartiesconcernedwouldneedtosharetheirexpertiseandexperiencesduringtheproductdevelopmentprocess.ThecurrentprogressofInternetandinformationtechnologiescanprovideasolutiontosupportandfacilitatecollaborativeproductdevelopmentsamongdifferentgeographicallydistributedenterprises.DevelopinganInternet-basedintelligentmodeldesignsystemasoneofthemoduleofacollaborativeproductdevelopmentsystemcanprovideaneffectiveandfeasibletooltoaidthecollaborativedevelopmentofinjectionmodelsinthesmall-andmedium-sizedenterprisestosatisfythestringentrequirementsofnowadayscompetitiveglobalmarket.ThispaperpresentsanInternet-basedintelligentmodeldesignsystemusingInternettechnologyandknowledge-basedapproach.Thesystemcanshortenthedesigncycleofinjectionmodelandcaneffectivelyaidthedesignanddevelopmentworksofinjectionmodelsinthesmall-andmedium-sizedenterprisestomeettheincreasingpressureofthecurrentcompetitiveworldmarket.Therestofthepaperisorganizedasfollows.Section2givesabriefintroductionofinjectionmodeldesign.Section3introducesearlierresearchworksonmodeldesignandrelatedfields.ThearchitectureoftheInternet-basedmodeldesignsystemispresentedinsection4.Theknowledge-basedpartofthemodeldesignsystemisdescribedinsection5.Section6discussesthedevelopmentofthesystem.Apracticaldesigncaseisdemonstratedinsection7.Conclusionismadeinsection8.2.InjectionmodeldesignThebasicfeaturesofaninjectionmodelconsistofcavitynumberandlayout，feedsystem，coolingsystem，ejectionsystemandmodelconstruction.Fig.1showsthegeneralprocedureofmodeldesign[1].Itcanbeseenthathowinterrelatedtheconditionsareandwhichboundaryandsecondaryconditionshavetobemetbythemainfunctions.Amodeldesignprojectnormallystartswitheconomicconsiderations，namelythequestionofhowmanypartscanandshouldbeproducedinonemodelinoneshotinordertomeetthedeliverydateandotherrequirements.Thisisfollowedbyconsiderationofthearrangementsofthecavitiesinthemodelframe，whichmightdirectlyincludethoughtsontheeaseofejectionandsubsequent，theconnectionbetweenmodelingsandrunnersandpartquality(number，positionandshapeofgates).Thefeedsystemaccommodatesthemoltenplasticmaterialcomingfromtheinjectionnozzleofthemodelingmachineanddistributesitintoeachcavity.Toremovetheheatfromthemodeling，itisnecessarytoprovidethemodelwithacoolingsystem.Afterthemodelinghassolidifiedandcooleddown，ithastoberemovedfromthemodelbytheejectionsystem.Modelisnormallyconstructedbystackingseveralmetalplatestoformarigidbody.Ithastohousevariousmodelcomponentsincorrectpositionsfortheproperfunctioningofthemodel.modelconstructionnormallyinvolvestheselectionofmodelbasesandstandardmodelparts.Forcomplicatedplasticparts，someothermechanismssuchasslides，unscrewingdevice，etc.，mightalsobeinvolvedinthewholemodelstructure.3.RelatedresearchAnumberofresearchactivitieshavebeencarriedoutonmodeldesignanditsrelatedfieldovertheyearsusingcomputer-aidedtechniques.Theseresearchactivitiesrangefromstudyingspecificareasofmodeldesigntoinvestigatingmodeldesignasawholeintegratedsystem.Theycanbroadlybeclassifiedintothreeareas：thefunctionalandinitialmodeldesigns；thealgorithmstoautomatemodelgeneration；andsystemdevelopmentofmodeldesign.HuiandTan[2]presentedaheuristicsearchapproachbasedonsweepoperationstodevelopautomatedmodeldesignsystemsfordeterminingpartingdirection，partingline，sidecore，etc.Huangetal.[3]usedsolidmodelingtechniquestobuildmodelplatesandlibraryofstandardmodelcomponents.ChenandLiuhavedevelopedacostmodel，whichdepictstherelationshipsbetweencostfactorsandproductdevelopmentactivitiesaswellastheirrelationshipswithproductgeometry，forcost-effectivenessdesignforinjectionmodeling.Fuetal.[5]proposedanefficientmethodologywhichsystematicallypresentstheundercutfeaturedefinition，classification，undercutfeatureparameters，andtherecognitioncriteriaofalltypesofundercutfeaturesforundercutfeaturerecognitioninaninjectionmodeldesignsystem.Chenetal.[6]presentedamethodfordeterminationofpartingdirectionbasedondexelmodelandfuzzydecision-making.LiJC[7]presentedaneuralnetworkapproachformodelingandoptimizationofinjectionmodelgateparameters.LiCL[8]usedafeature-basedapproachtodesignthecoolingsystemofinjectionmodels.ChungandLee[9]proposedaframe-workofcollaborativedesignenvironmentforinjectionmodelinginwhichgeographicallydistributed，multi-disciplinarydesignerscancollaboratewithoneanother.model.[10]describedthedevelopmentofastandardcomponentlibraryforplasticinjectionmodeldesignusinganobject-orientedapproach.LowandLee[11]introducedamethodologyofprovidingtheinitialdesignin3Dsolidmodelinsteadof2Ddrawingsusingthestandardizationmethod.Ashabetal.[12]describedasupportingplasticengineeringdevelopmentsystemtofacilitatethesharingofinjectionmodelinginformationandknowledgebetweeninterestedpartiesviatheInternetforthecollaborativedesignofinjectionmodel.Lietal.[13]usedgraph-basedtechniqueanddevelopedaheuristicsearchalgorithmtoautomatethelayoutdesignofplasticinjectionmodelcoolingsystem.Researchershavestartedtoadoptaknowledge-basedapproachtosolvetheinjectionmodelingandmodeldesignproblemsinrecentyears.DTMOULD-1[14]isaKBSforofinjectionmodelscostestimation.EIMPPLAN-1[15]incorporatedmodelabilityconsiderationsintopartdesignsandaddressedtheconceptualdesigndevelopmentofinjection-modeledparts.CADFEED[16]wasdevelopedforinjectionmodeldesign.Theyare，however，limitedtospecificdesignareasorsimpleparts，andarenotmatureandpracticalenoughtocovergeneralmodeldesign.BozdanaandEyercioglu[17]developedanexpertsystemforthedeterminationofinjectionmodelingparametersofthermoplasticmaterials.Chanetal.[18]presentedthebasicstructureofaCADknowledge-basedassistedinjectionmodeldesignsystemwhichcoversboththemodeldesignprocessandmodelknowledgemanagement.Fromtheabovereviewitcanbeseenthatmostofthepreviousworkconsideronlycertainaspectsofthetotaldesignandsomeofthemaretootheoreticaltobeappliedforpracticalmodeldesignwhichinvolvesasubstantialpracticalknowledgecomponentaboutfunctionsandstructureofamodel，h