淺談芳綸

芳綸，自上世紀(jì)60年代誕生以來，由于其獨(dú)特的性能，一直是材料界的寵兒，更是民間的傳說，其問世被稱為“合成纖維技術(shù)史上一個(gè)新的里程碑”。盡管身價(jià)不菲，且長期僅為美國、日本、俄羅斯等少數(shù)國家所有，但幾乎每個(gè)高尖領(lǐng)域都流傳著關(guān)于它的故事。這么NB，難怪從“六五”開始國家一直將其納入五年計(jì)劃的攻關(guān)項(xiàng)目呢！快跟小芯一起去圍觀，一睹大神的真容吧！

名稱：芳綸（中國紡織品慣例命名）

英文名：Aramid fiber

學(xué)名：芳族聚酰胺纖維

屬性：高性能合成纖維，指分子鏈中85%以上的酰胺鍵直接鍵合在芳香環(huán)上的線性高分子聚合物。

主要成員

1、對位芳綸（PPTA）：即聚對苯二甲酰對苯二胺，我國稱芳綸1414，又稱芳綸Ⅱ，具有高強(qiáng)、高模和耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為“防彈纖維”。但耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿性相對較差，對紫外線較敏感。對位芳綸可作纖維單獨(dú)使用，也可作為橡膠、樹脂、混凝土等補(bǔ)強(qiáng)材料用于航空航天、國防、汽車工業(yè)以及體育器材等多個(gè)領(lǐng)域。在整個(gè)芳綸生產(chǎn)領(lǐng)域，對位芳綸發(fā)展快，產(chǎn)能主要集中在日本、美國和歐洲。

2、間位芳綸（PMIA）：即聚間苯二甲酰間苯二胺，我國稱為芳綸1313，具有優(yōu)異的阻燃性、熱穩(wěn)定性和耐輻射等性能，被譽(yù)為“防火纖維”，同時(shí)更是全球公認(rèn)的佳絕緣材料。但強(qiáng)度和模量相對較低，且高溫尺寸穩(wěn)定性較差。廣泛應(yīng)用于宇航服、賽車運(yùn)動(dòng)服、防火服、耐高溫濾布、烘干機(jī)襯布、傳送帶基布以及復(fù)合材料等。

3、雜環(huán)芳綸：指含有氮、氧、硫等雜質(zhì)原子的二胺和二酰氯縮聚而成的芳綸，我國稱為芳綸III， 因其具有輕質(zhì)高強(qiáng)、抗沖擊、耐高溫、柔韌性好、耐磨等優(yōu)異性能，芳綸III主要用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)構(gòu)件防彈、裝甲、輪胎、電子等領(lǐng)域有大量應(yīng)用。

典型代表：俄羅斯卡門斯克和特威爾SVM、Armos、Rusar、中藍(lán)晨光STARAMID F-3。

獨(dú)門絕技

1、百煉鋼不如繞指柔

芳綸纖維集合超高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐酸堿、質(zhì)輕等優(yōu)良性能于一身，被稱為“全能纖維”。其比強(qiáng)度為鋼鐵的5-6倍，模量是鋼絲和玻璃纖維的2-3倍，韌性是鋼絲的2倍，密度僅為鋼絲的1/5?？捎糜诟咝阅軓?fù)合材料的增強(qiáng)體， 在纖維行業(yè)中占有重要的地位。

2、讓子彈飛一會(huì)

芳綸質(zhì)地柔軟，密度小，適于用作可穿戴的護(hù)甲，在提供盡可能大的防護(hù)面積的同時(shí)盡可能保持人體的活動(dòng)性。由于芳綸難切割，其產(chǎn)品自帶防切割屬性，非常適合用作維護(hù)治安的警用護(hù)具。防彈衣是指采用芳綸編織片層疊封裝的軟質(zhì)護(hù)甲，而防彈盔是利用樹脂膠粘合壓膜定型生產(chǎn)出來的。芳綸的防護(hù)原理是利用纖維層超高的強(qiáng)度和韌性耗散彈頭的沖擊，將其傳播至周圍區(qū)域，并將彈頭或破片裹在防彈層內(nèi)來阻擋彈頭的穿透，從而降低傷害，有效保護(hù)人體防護(hù)部位。

活躍領(lǐng)域

芳綸絕技的活躍范圍：軍事國防、航空航天、汽車、建筑、電子電器、體育用品等領(lǐng)域

1、軍事國防俄羅斯的雜環(huán)芳綸較對位和間位芳綸材料具有更高的模量、強(qiáng)度和阻燃性能，但由于價(jià)格昂貴，只應(yīng)用于軍事國防和高端民用領(lǐng)域。其Armos已裝備俄羅斯多種高性能武器系統(tǒng)。如用于S S-24、S S-25及當(dāng)前技術(shù)先進(jìn)的“白楊-M”（即SS-27）等洲際導(dǎo)彈Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上，發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量比達(dá)到0.92以上。俄羅斯新的布拉瓦潛射導(dǎo)彈也采用了Armos纖維用于發(fā)動(dòng)機(jī)殼體。俄羅斯采用雜環(huán)對位芳綸Armos制備了芳綸頭盔，其V50達(dá)到600～650 m/s，超過了美軍PASGT頭盔（609 m/s）、德軍現(xiàn)役頭盔（620 m/s）和北約通用芳綸頭盔（487 m/s），且質(zhì)量僅約1.25kg，大大降低了士兵的負(fù)重，提高機(jī)動(dòng)性。

不管是汽車、飛機(jī)、運(yùn)鈔車還是私人車輛或乘客都期待裝甲防彈車輛可以為他們提供保護(hù)。 除了提供保護(hù)之外，車輛還必須能夠在危險(xiǎn)的區(qū)域中提供可靠性和可操控性。芳綸纖維已廣泛用于各國的裝甲車和士兵及警方專業(yè)人員防護(hù)用品，在戰(zhàn)場或者危險(xiǎn)環(huán)境下保護(hù)生命守護(hù)者的自身安全。

2、航空航天

杜邦kevlar和Nomex蜂窩材料憑借其超高強(qiáng)度、剛性、韌性、耐腐蝕性和其他特性，助力空客A380成為世界上燃油效率高的機(jī)型之一。A380飛機(jī)的機(jī)艙地板、墻體、頂棚、艙頂行李箱、起落架艙門隔板、機(jī)翼前后緣、直升機(jī)旋翼槳葉等眾多部件均采用了由Nomex? 制成的蜂窩復(fù)合材料，而座椅套采用Kevlar 纖維材料。

3、 汽車部件增強(qiáng)、隔熱及剎車片、離合器墊片加固

高性能芳綸纖維融合了阻燃性和耐溫性、強(qiáng)韌、增強(qiáng)等諸多優(yōu)異特性，有助于顯著改進(jìn)過濾器、傳動(dòng)帶、剎車片、墊圈、軟管和其他汽車部件的性能。4、 工業(yè)防火、阻燃防護(hù)

40多年前，杜邦科學(xué)家研制出了Nomex?纖維，一種革命性的阻燃材料，以保護(hù)消防員、產(chǎn)業(yè)工人、警察和軍人免受高熱、火焰和火災(zāi)的危害。Nomex?纖維已成為工業(yè)阻燃防護(hù)服的首選材料。2013年美國杜邦推出飛機(jī)用耐火新材料Nomex? XF，為航空航天工業(yè)提供了一種獨(dú)特的隔火應(yīng)用解決方案，防護(hù)科技發(fā)展更進(jìn)一步。5、體育用品、服裝和配件

因其對工業(yè)防護(hù)和生命防護(hù)應(yīng)用的效果久經(jīng)驗(yàn)證，芳綸纖維是更輕、更強(qiáng)和更安全的體育用品的制造商和消費(fèi)者的首選，對運(yùn)動(dòng)員、戶外活動(dòng)愛好者，以及對體育產(chǎn)品性能要求更高的人群有著非常大的吸引力。

生產(chǎn)現(xiàn)狀

Q

作為如此強(qiáng)大的芳綸，那么它的工業(yè)化生產(chǎn)現(xiàn)狀是怎樣的呢？

A

由于芳綸的制備技術(shù)難度高、投資大，目前仍主要由美國杜邦公司和日本帝人公司生產(chǎn)，俄羅斯的芳綸制備僅用于國防軍事。近年來我國初步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，多家企業(yè)建立年產(chǎn)500-1000噸的對位芳綸生產(chǎn)線，如江蘇兆達(dá)特纖科技有限公司、煙臺(tái)泰和新材、河北硅谷化工、中藍(lán)晨光化工、中石化儀征化纖公司等，此外中藍(lán)晨光已建立雜環(huán)芳綸生產(chǎn)線。但國內(nèi)產(chǎn)能無法滿足市場需求，且部分高檔產(chǎn)品由于涉及軍工、航天等敏感領(lǐng)域，產(chǎn)品和技術(shù)都受到國外的嚴(yán)格封鎖。