【科普知識】芳綸纖維 —— 一個低調(diào)隱形王者

芳綸纖維對于復(fù)材(這里復(fù)材指樹脂基纖維復(fù)合材料)人來說并不陌生，因為它本身具有性價比，注定不會像玻璃纖維那樣全覆蓋式應(yīng)用，也不像碳纖維那樣具有極為明顯特性而被大范圍應(yīng)用。

芳綸復(fù)合材料一般軍工中應(yīng)用比較廣泛，如用于戰(zhàn)斗機、防彈裝甲車、輕型坦克、防彈運鈔車、防彈板中。海灣戰(zhàn)爭中，美國、法國飛機上大量使用了芳綸復(fù)合材料。同時，為適應(yīng)反恐的需要，許多發(fā)達國家軍警的防彈衣、防彈頭盔、防刺防割服、排爆服、高強度降落傘等均大量采用了對位芳綸纖維。

 芳綸復(fù)合材料在運動器材方面也被大范圍應(yīng)用，如：制備釣魚竿、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、弓箭、雪橇等用品，以提高這些器材的使用壽命。

 芳綸纖維也可作為涂覆織物使用，用作空氣支撐結(jié)構(gòu)建筑物以及充氣膠布制品，如膠船、救生筏、軟式飛艇、氣球、特種服裝等。也可以使用在船舶、航空航天、軌道交通等領(lǐng)域。

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 芳綸纖維簡述   

芳綸纖維全稱“芳香族聚酰胺纖維”， 指85%以上的酰胺鍵直接連在苯環(huán)上的長鏈合成聚酰胺纖維，連接酰胺鍵的為芳香環(huán)或芳香環(huán)的衍生物，具有阻燃、耐高溫、高強度、高模量、絕緣等突出性能，是一類新型的特種高分子材料。目前，市場上有兩種芳綸實現(xiàn)了廣泛的商業(yè)化應(yīng)用和生產(chǎn)，分別是間位芳綸和對位芳綸。

 間位芳綸具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、阻燃性、電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐輻射性。間位芳綸全稱“聚間苯二甲酰間苯二胺”(MPIA)纖維，是由間苯二甲酰氯和間苯二胺合成的有機高分子纖維。由于酰胺鍵連接在兩個苯環(huán)1號和3號位置，又稱之為芳綸1313。間位芳綸具有長久的熱穩(wěn)定性，這是其重要的特性，可在200℃高溫下長期使用不老化，具有極佳的尺寸穩(wěn)定性。間位芳綸具有本質(zhì)阻燃性，其極限氧指數(shù)值(LOI)>28%，在空氣中不會自燃、融化，也不會產(chǎn)生熔滴，離焰自熄。間位芳綸的電絕緣性優(yōu)良，以其制成的絕緣紙耐擊穿電壓可達20kV/mm；間位芳綸耐腐蝕性能非常優(yōu)越，耐輻射的性能也十分優(yōu)異。此外，間位芳綸還具有低剛性、高延長性，能用常規(guī)紡織機械進行加工。  

 對位芳綸具有高比強度、高比模量、耐高溫和阻燃等優(yōu)異性能，與碳纖維、高強高模聚乙烯并稱為世界三大高性能纖維。對位芳綸全稱“聚對苯二甲酰對苯二胺”(PPTA)纖維，是由對苯二甲酰氯和對苯二胺合成的有機高分子纖維，由于酰胺鍵連接在兩個苯環(huán)的1號和4號位置，又稱之為芳綸1414。對位芳綸的拉伸強度是鋼絲的6倍，是玻璃纖維和高強尼龍工業(yè)絲的2~3倍；拉伸模量是鋼絲和玻璃纖維的2~3倍，高強尼龍工業(yè)絲的10倍；其密度卻只有鋼絲的1/5左右。對位芳綸具有良好的抗沖擊、耐腐蝕和抗疲勞性能，被喻為“防彈纖維”。對位芳綸的耐熱性能要高于間位芳綸，在200℃高溫下經(jīng)歷上百個小時，仍能保持原強度，在560℃高溫下不分解、不熔化。在環(huán)保方面，對位芳綸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不易降解的特性也決定了其存在后期難以回收處理影響環(huán)境的問題。

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芳綸纖維發(fā)展史

芳綸纖維早由美國杜邦公司開發(fā)，杜邦在1966年研制出商品名為“Kevlar”的高性能對位芳綸，并于1971年開始進行工業(yè)化生產(chǎn)。此外，全球從事對位芳綸生產(chǎn)的主要廠家還有日本帝人公司、俄羅斯耐熱公司和韓國可隆公司等。自20世紀60年代末芳綸實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)以后，迄今40余年的歷程中，芳綸纖維走過了從軍用戰(zhàn)略物資向民用物資過渡的階段。

我國從“六五”期間就展開了芳綸的攻關(guān)，但很長時期內(nèi)產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)始終未能突破，國內(nèi)對位芳綸需求主要依賴進口。近年來，隨著芳綸技術(shù)壁壘的不斷攻破，我國對位芳綸的產(chǎn)業(yè)化開始蓬勃發(fā)展。目前，國內(nèi)有十多家企業(yè)正在進行對位芳綸產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，包括中化晨光、泰和新材、蘇州兆達特等。

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芳綸纖維的市場需求

目前全球間位芳綸和對位芳綸的需求量分別為8萬噸/年和4萬噸/年，產(chǎn)能主要集中在美國杜邦和日本帝人等外資企業(yè)。而國內(nèi)間位芳綸和對位芳綸有效產(chǎn)能分別為1萬噸/年和2500噸/年，其中對位芳綸國內(nèi)需求量超過1萬噸/年，進口依賴度較高。

2017年、2018年我國進口芳綸量為3368噸、3392噸，隨著芳綸下游應(yīng)用的拓寬，芳綸對進口的依賴程度較高的情況將持續(xù)。

綜上所述，芳綸纖維無論是技術(shù)、還是產(chǎn)量都遠遠落后于國外，不是國內(nèi)市場不旺盛，是極度的旺盛因此才對進口依賴高；從市場需求程度來看，芳綸絕對是纖維增強材料中的王者，而且是悶聲發(fā)大財?shù)耐跽摺?/span>

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