我国重点发展的四大高性能纤维之一：芳纶纤维

芳纶纤维全称为芳香族聚酰胺纤维，英文为Aramid fiber，与碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玄武岩纤维一起被列为我国重点发展的四大高性能纤维。

芳纶纤维与普通锦纶同属酰胺类纤维，大分子主链中均含有酰胺键，不同的是锦纶的酰胺键与脂肪基相连，而芳纶的酰胺键则与苯环相连。

芳纶纤维的种类

芳纶纤维主要包括全芳香族聚酰胺纤维和杂环芳香族聚酰胺纤维两种，可分为邻位芳纶、对位芳纶(PPTA) 和间位芳纶(PMTA) 三种，其中实现工业化的产品主要有间位芳纶和对位芳纶两种。其中这两大类芳纶的主要区别在于酰胺键与苯环上的C原子的连接位置不同 。

✪对位芳纶

对位芳纶，即聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)，我国称芳纶1414，为分子链中85%以上的酰胺键直接键合在芳香环上的线性高分子聚合物。它是世界上首例采用高分子液晶纺丝液制得的纤维，开创了高性能合成纤维的新时代。

✪间位芳纶

间位芳纶，即聚间苯二甲酰间苯二胺(PMTA)，我国又称芳纶1313。间位芳纶是有机耐高温纤维中发展最快的晶种，纤维分子由酰胺基团相互连接间位苯基构成，分子链呈线性锯齿状，由于分子间具有较强的氢键作用，纤维具有优异的阻燃性、热稳定性、耐辐射等性能。

芳纶纤维的优良性能

它具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长、化学结构稳定、燃烧无熔滴、不产生毒气等优良性能。

对位芳纶的耐温性能要高于间位芳纶，连续使用温度范围为-196～204℃，在560℃高温下不分解、不熔化。对位芳纶最显著的特性是超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度大于25克/旦，是优质钢材的5～6倍、玻纤的3倍、高强尼龙工业丝的2倍；模量是优质钢材或玻璃纤维的2～3倍、高强尼龙工业丝的10倍；韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。

✪芳纶纤维良好的机械特性

间位芳纶是一种柔性高分子，断裂强度高于普通涤纶、棉、尼龙等，伸长率较大，手感柔软，可纺性好，可生产成不同纤度、长度的短纤维和长丝，在一般纺织机械制成不同纱支织成面料、无纺布，经过后整理，满足不同领域的防护服装的要求。

✪芳纶纤维优异的阻燃、耐热性能

间位芳纶的极限氧指数(LOI)大于28，因此当它离开火焰时不会继续燃烧。间位芳纶的阻燃特性是由其自身化学结构所决定的，因而是一种永久阻燃纤维，不会因使用时间和洗涤次数降低或丧失阻燃性能。间位芳纶具有很好的热稳定性，在205℃的条件下可以连续使用，在大于205℃高温条件下仍能保持较高的强力。间位芳纶具有较高的分解温度，而且在高温条件下不会熔融、融滴，当温度大于370℃时才开始炭化。

✪芳纶纤维稳定的化学性质

间位芳纶具有优异的耐大多数化学物质的性能，可耐大多数高浓度的无机酸，常温下耐碱性能好。

✪芳纶纤维的耐辐射性

间位芳纶的耐辐射性能十分优异。例如在1.2×10-2 w/in2紫外线和1.72×108rads的γ射线的长时间照射下，其强度仍保持不变。

✪芳纶纤维的耐久性

间位芳纶优良的耐摩擦和耐化学品性能，经过100次洗涤后，用纽士达®间位芳纶加工的布料撕破强力仍可以达到原强力的85%以上。

芳纶纤维的应用领域

它在我国航空航天、汽车、机电、建筑、体育等诸多领域运用广泛，是未来生活中不可或缺的材料之一。

✪航空领域

芳纶纤维密度低、强度高、耐腐蚀性好，可用于制造导弹的火箭发动机壳体以及飞机、航天器的机身、主翼、尾翼等的宽频透波材料和可以承受冲击力量的结构部件。采用环氧树脂浸渍芳纶布形成芳纶预浸料，并直接与蜂窝或泡沫结构相黏结制备的多层蜂巢结构的板材，具有突出的耐冲击和电磁波透过性等特性。将芳纶与薄铝板、环氧无纬布交叠热压后形成的超混复合层板，具有极高的比模量和比强度，抗疲劳寿命是铝合金板的100倍～1000倍，可用于飞机的机身等部位。芳纶纤维制备的树脂基增强复合材料应用于飞机客体中，可使飞机总重量大大减轻。

✪军事领域

随着化学、核等新式军用武器的发展，对军用防护服的性能有更多新的要求: 耐用、轻便、防弹、阻燃以及良好的环境适应性和伪装性等。用芳纶纤维制成的防弹背心和防弹头盔可以取代老式尼龙背心和罐性钢盔，在防弹背心和头盔中加入适量芳纶，不仅可使其体积小、质量轻，而且防弹效能可提高40%。高档防弹芳纶无纬布与高性能聚乙烯薄膜制成的软质防弹背心，比超高分子量聚乙烯纤维具有更好的防弹性能和耐热性。芳纶纤维也可与其他材料(如金属、陶瓷等) 复合，制成各种高强度、耐冲击的防爆罐、防弹盾牌和防弹装甲板等。此外，将芳纶纤维织物黏结在结构物的内壁，可有效吸收爆炸波，防止弹片对人体的伤害。

✪建筑领域

芳纶纤维织物的延展性好于碳纤维，材料自身重量轻、自由度灵活，是一种理想的建筑工程加固材料，尤其是在加固不规则形状的构件时，由于其柔软度好，在加固棱角时不必做倒角。将芳纶编织成钢筋状，可作为大型建筑物的水泥增强骨架，除了具有高强、质轻的优点外，还可耐腐蚀，可同时起到较好的抗剪切作用。

✪交通领域

由于芳纶纤维密度小，可耐高、低温，并对橡胶有良好的粘附性，可作为汽车或飞机的轮胎帘子线。由芳纶纤维制成的轮胎，重量轻、轮胎薄、滚动阻力低、轮胎承载力高，还有很好的耐磨性、耐切割性及耐刺穿性，且轮胎使用过程中接地压力重心移动小，转向性能好，热量容易发散，不易变形，提高了汽车的乘坐舒适性，延长了轮胎的使用寿命，并可满足现代超音速飞机对轮胎的使用要求。

✪电子电气领域

芳纶纤维具有较高的强度和模量及较低的介电系数，电磁波透过率好，在同等刚度条件下，芳纶复合材料制作的雷达天线防护罩厚度比玻璃纤维复合材料可降低30%，电磁波透过率提高10%; 芳纶与环氧、酚醛、聚酰亚胺等树脂复合制成的层压基板与陶瓷的线膨胀系数匹配度较高，在热胀冷缩作用下不会引起开裂，可用于制作表面安装技术中的特种印刷电路板，有利于电子设备的小型化和轻质化。

利用芳纶纤维强度高、耐高温等特性，用作光纤中的“张力构件”，可保护细小而脆弱的光纤受到拉力作用时不致伸长变形，不会影响光的传输。芳纶纤维与碳纤维的复合产品，有良好的可加工性和半导体性，并可耐高温，多用于制作高电压装置中降低电场的材料。芳纶纸经过绝缘漆浸渍后，绝缘性好，与天然云母片结合用作耐热性电机的绝缘材料。

✪其他领域

芳纶纤维分子中含有大量苯环，化学稳定性好，耐腐蚀，比强度高，轻而坚牢，可用于制造海轮用和石油深井用缆绳。利用芳纶纤维耐高温、耐疲劳等特性，以制作档次较高的球拍、钓鱼竿、雪橇、滑雪板、滑雪杆、弓箭、赛艇、高尔夫球杆等，还可用于制作运动条件苛刻的登山鞋靴、拳击手套、赛车头盔、赛车车体等。由于石棉对人体呼吸道有严重危害，可由芳纶替代石棉制成增强橡胶密封板等密封件，用于汽车制动器的衬垫和衬圈。

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