芳綸的主要性能特點

芳綸的主要性能特點
芳綸具有輕質、阻燃、耐溫、絕緣、抗輻射、高強度、高彈性模量等優(yōu)異特性；廣泛應用于軍事國防、安全防護、航空航天、環(huán)保、電子電氣材料等領域。
 1   力學性能
對位芳綸顯著的特性是高強度、高模量，其強度大于25克/旦，是優(yōu)質鋼材的5～6倍、玻纖的3倍、高強尼龍工業(yè)絲的2倍；模量是優(yōu)質鋼材或玻璃纖維的2～3倍、高強尼龍工業(yè)絲的10倍；韌性是鋼絲的2倍。另外芳綸纖維重量輕，其重量僅為鋼絲的1/5左右。

 2   耐熱性能
芳綸纖維具有長久的熱穩(wěn)定性，芳綸1313在130℃時強度幾乎無損失，可以在220℃使用十年以上，在260℃高溫下100小時，機械強度仍保持原來的65%，400℃左右開始碳化而不熔融。芳綸1414的耐熱性更勝芳綸1313一籌，在150℃下的收縮率為0，在560℃的高溫下不分解不熔融。而錦綸和聚酯的強力和模量均隨溫度的升高而下降。各纖維材料的熱性能指標如下表所示。

 3   阻燃性能
通?？諝庵醒鯕夂繛?1%，而芳綸1313的極限氧指數(shù)大于28%，芳綸1414的極限氧指數(shù)在30%左右，屬于難燃纖維，所以不會在空氣中燃燒，也不助燃，有自熄性，不產生熔滴，遇到極高溫度時，纖維會迅速膨脹碳化，形成特有的絕熱層，能阻擋外部的熱量傳入內部，起到有效的保護作用。這種源于本身分子結構的固有特性使芳綸永久阻燃，具有“防火纖維”之美稱。

 4   耐化學腐蝕性能
芳綸纖維具有優(yōu)良的耐化學腐蝕性能，通常只有把芳綸長時間暴露在濃度相對高的酸或堿溶液中，才會對芳綸的性能產生顯著影響。并且，芳綸對霉菌或銹蝕不敏感。
 5   電絕緣性
芳綸纖維電導率很低，而且由于纖維吸濕性較差，使其在高低溫和高低濕度環(huán)境中均可以保持優(yōu)良的電絕緣性能。用芳綸1313制備的絕緣紙耐擊穿電壓可達到100kV/mm。芳綸1414的電阻達到5×1014Ω/cm。由于出色的電絕緣性能，使其在電子電氣領域有著很好的應用前景。
除以上介紹的性能之外，芳綸簾線還具有較好的抗老化性、耐磨性以及耐輻射性能等。作為一類高性能材料，芳綸的優(yōu)異性能在不同的領域被開發(fā)應用。



芳綸的應用領域
1、軍事國防領域
芳綸復合材料可以制造導彈的固體火箭發(fā)動機殼、壓力容器、宇宙飛船駕駛艙、潛艇、防彈裝甲車、防彈運鈔車、防彈板、防彈頭盔、防彈衣等。
1）防彈頭盔
芳綸防彈頭盔與之前的金屬頭盔相比，質量大幅度減輕，防護面積增加，舒適性提高，樣式美觀，成型性好。我國開發(fā)成功的QGF02型芳綸防彈頭盔，有效防護面積達到1266cm2，比原來的鋼制頭盔GK80增加了16%，而質量僅1.25Kg，其V50值(國際防彈裝備品評價標準)達到630m/s。
2）防彈衣
隨著化學、核武等新式傳感系統(tǒng)的發(fā)展，對軍用防護要求顯著提高，不僅要求能適應環(huán)境、生理要求，還要求輕便、耐用、防彈、抗化學、阻燃及良好的偽裝性能等。現(xiàn)代戰(zhàn)訓服主要是芳綸1313、芳綸1414等，比以前的尼龍面料輕了20%，且具有阻燃防火、防靜電等功能。采用芳綸材料可以使防彈背心質量輕、體積小，顯著改善防彈性能，防彈效果可提高40%。
芳綸纖維展開用于吸收子彈的能量，又足夠致密可阻止刀刺，采用該織物所生產的改進背心，可提供高于Ⅲ級水平的子彈防護，厚度低于8mm。高檔防彈芳綸的無緯布與高性能的聚乙烯薄膜制成的軟質防彈背心，比超高相對分子質量的聚乙烯纖維的防彈性能和耐熱性能更好。
3）防彈裝甲
芳綸與金屬復合裝甲板和芳綸與陶瓷復合裝甲板已廣泛應用于防彈裝甲車、防彈運鈔車上。美國的M1型主戰(zhàn)坦克裝甲使用了芳綸復合材料，用于防子彈、穿甲彈、破甲彈等；LAV-25步戰(zhàn)車乘員位置附近加裝芳綸襯層，用于防止穿透裝甲的彈丸、破片以及崩落的裝甲碎塊傷害車內乘員。
目前，芳綸頭盔、芳綸防彈衣等已廣泛應用于多國部隊，如中國、俄羅斯、美國、德國、日本、荷蘭、以色列等。
2、安全防護領域
個體防護裝備的阻燃耐高溫性能是保障人員安全的重要條件。隨著材料科學技術及紡織加工技術的發(fā)展，阻燃防護服已經由暫時性阻燃整理、半耐久性阻燃整理逐步發(fā)展為耐久性阻燃整理以及本質阻燃材料的應用。
1）消防服
芳綸是本質阻燃纖維，所加工的面料無需處理，即具有永久、高校的阻燃功能。芳綸纖維的出現(xiàn)，給消防服帶來了革命性的變革。消防服主要是消防人員穿著用來滅火和救護生命。在劇熱環(huán)境下，必須能夠提供30~120S的時間以確保消防人員搶險后能安全地離開，因此，消防服的外層必須具備足夠的熱穩(wěn)定性和熱機械強度以避免熔融或破裂，這就要求有較高的芳綸含量，一般是對位芳綸含量＞25%。
2）防火耐熱工作服
芳綸優(yōu)異的耐熱性以及在高溫下表現(xiàn)出很好的尺寸穩(wěn)定性，對于防護服來說非常重要，因為一般紡織纖維尤其是合成纖維，在高溫下會出現(xiàn)較大程度的收縮及熔融滴落，用這種材料制作的防護服預熱后出現(xiàn)較大的尺寸變化，會嚴重影響其防護性能。例如，外層293g/m2的芳綸面料、里層177g/m2的阻燃棉的雙層組合熱防護服TPP值（熱防護性能值，Thermal protective performance）為2.19，防護時間為11.8S；而外層361 g/m2的阻燃滌棉、里層127 g/m2阻燃棉的雙層組合熱防護服TPP值僅為1.67，防護時間僅為6.7S。
使用芳綸1313的工業(yè)防護服裝，已經在石油化工、普通化工、電力和煤炭等行業(yè)得到一定程度的應用，部分替代了由阻燃棉和化學纖維制作的防護服裝，充分顯示了其優(yōu)異的阻燃、隔熱、抗爆性能和經久耐用的特點。還可加工成家庭及敬老院、醫(yī)院、賓館、酒店、歌廳、影院等公共場所必備的防火紡織品。
3）防電弧服
電弧危害是工業(yè)生產中，特別是涉及高壓電器設備的場所常見的一種劇烈放電現(xiàn)象，具有事故現(xiàn)場溫度極高、爆炸破壞嚴重、同時對工業(yè)設備和作業(yè)人員人身安全造成危害等特點。
在我國相關標準中規(guī)定，對于經電弧危害分析可能面臨電弧能量不小于25.74J/cm2的人員，或進入可能有電弧危害區(qū)域的人員應配備電弧防護用品，包括電弧防護服、電弧防護頭罩、電弧防護手套和電弧防護鞋罩等。
芳綸纖維用于電弧危害的防護，有著獨特的優(yōu)勢，因為纖維在400℃以上開始熱裂解并形成具有一定強度的碳化膜隔阻層，能夠阻止熱流向服裝內部穿透，因此可以起到有效防護作用。實踐證明，使用芳綸纖維制作電弧防護用品，可以提供令人滿意的作業(yè)現(xiàn)場電弧危害防護。
4）防護手套等用品
由于人們不得不去從事一些非常危險的工作，因此時而會遇到切傷、擦傷和灼傷等，因此需要防護手套等用品。
采用芳綸與高強聚乙烯、不銹鋼絲等材料符合，開發(fā)生產防割、防穿刺、防撕裂等防機械損傷紡織品，可制作成手套、工作裙、袖套、護腿罩等，可減少甚至避免人員受到傷害。上述制品主要用于建筑、林業(yè)、金屬加工、樹木修剪等行業(yè)，例如400g/雙對位芳綸防割手套比800g/雙的滌/棉手套的抗切割性好得多。以往鏈鋸操作防護服由尼龍制成，現(xiàn)改用對位芳綸織物和氈復合制成，6層復合就可以達到尼龍材料12層的防護效果，并且具有質量輕、穿著舒適靈活等優(yōu)點。
3、橡膠補強領域
由于橡膠的彈性大，彈性模量較低，在外力作用下極易產生變形，因此很多橡膠制品都必須用纖維材料或金屬材料作為骨架。以芳綸制成的簾子布、線繩、紗線、帆布、整體帶芯、直經直緯織物等被用作輪胎、動力傳動膠帶、物料輸送膠帶、膠管的骨架材料。
1）輪胎
由于芳綸具有許多優(yōu)異性能和耐高低溫性能，因此可以作為航空輪胎和汽車輪胎的簾線材料。采用芳綸簾線作為骨架材料的輪胎，具有許多優(yōu)點：輪胎重量輕，乘坐舒適性好；輪胎滾動阻力低，節(jié)油性能提高；安全性高，不易爆胎等。
用芳綸制作的航空輪胎能很好地滿足現(xiàn)代超音速飛機能很好地滿足現(xiàn)代超音速飛機對輪胎的高速度、高載荷、耐高溫、耐屈撓和耐著陸高沖擊性的要求。在汽車輪胎中，芳綸主要用于替代鋼絲，不僅能減小輪胎質量，而且可提高耐用性和改善乘坐舒適性。用芳綸替代鋼絲，一條載重輪胎質量可減小9Kg，一輛配置18條輪胎的載重汽車質量可減小162Kg。全球知名鋼絲簾線企業(yè)貝卡爾特公司公布的數(shù)據(jù)顯示，當鋼絲簾線強度從普通強度提高到高強度、超高強度時，輪胎滾動阻力降低幅度在3%~7%。對年產1000萬條的輪胎企業(yè)來說，每降低7%的滾動阻力，就意味著為社會節(jié)約10億元燃油，減少31萬噸二氧化碳排放量。而據(jù)介紹芳綸材料應用于綠色環(huán)保輪胎可以使高性能轎車子午線輪胎平均質量減輕10%，滾動阻力下降12%。芳綸也因此成為了近些年應用增長快的骨架材料之一。
芳綸短纖維還被摻用到輪胎胎面等部件膠料和V帶底膠膠料中起補強作用。芳綸甚至可與樹脂結合取代鋼絲制成輪胎胎圈，大大減輕輪胎的質量。據(jù)美國Dopont和荷蘭Acordis-Akzo公司都報道，加上芳綸短纖維，2010年全世界輪胎制造業(yè)消耗了6Kt以上的芳綸。
 但國內年消費僅6 000 t左右，通過出口基本實現(xiàn)了供需平衡。歷史上，間位芳綸也曾是一個供需失衡的行業(yè)，曾有4家供應商相互競爭，合計年產能12 000t，而當時國內年需求量僅5 000t。由于產能大、需求小，新進入者的產品性能較差、生產穩(wěn)定性不高，難以被高端市場接受，集中于工業(yè)過濾領域搞低價競爭，導致產品售價從2009年的16萬元/噸一路下跌到 2015年的6萬元/噸， 并連續(xù)多年低位徘徊。2017年，有2家企業(yè)關閉 生產線后，芳綸產品售價及盈利水平逐步恢復。近幾年，間位芳綸行業(yè)供需基本平衡，隨著市場開拓效果逐步顯現(xiàn)，國內泰和新材、鹽城德安德、贛州龍邦、遼寧富瑞等公司的間位芳綸纖維項目也陸續(xù)進入擴產或籌建階段。

版權聲明

本站發(fā)布的有些文章部分內容來源于互聯(lián)網。如有侵權，請聯(lián)系我們，我們會盡快刪除。