芳纶纤维.doc

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse羈莈芳纶纤维肃肄摘要:芳纶纤维是一种新型高科技合成纤维,是由美国杜邦公司在2O世纪60年代成功开发并率先产业化的纤维产品。芳纶纤维的问世被认为是材料界发展的一个重要里程碑。由于芳纶纤维具有优良的性能,在我国的航空航天,体育用材料,轮胎,高强绳索等材料中有广泛的应用,因此受到了普遍的关注。本文介绍了芳纶纤维的结构、性能、用途及生产方法,分析了芳纶纤维的国内外发展现状,并对我国发展高性能芳纶纤维提出了几点建议。荿袆关键词:芳纶纤维;结构;性能;用途;生产技术;发展建议肆膄芳纶纤维主要分为对位芳纶纤维(芳纶1414)和间位芳纶纤维(芳纶1313)。芳纶纤维是一种高性能合成纤维,具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的5~6倍,模量为钢丝或玻璃纤维的2~3倍,韧性是钢丝的2倍,。此外,芳纶纤维还具有良好的绝缘性和抗老化性能,其应用领域十分广泛。对位芳纶纤维主要用于橡胶增强制品、防弹织物、复合结构材料、线缆材料、隔热隔声、防辐射结构板等。间位芳纶纤维主要用于电器绝缘纸、阻燃织物、隔热隔声、防辐射结构板、飞行器承力结构材料、烟尘过滤袋等。螀1、芳纶纤维结构薈芳纶纤维的全称是芳香族聚酰胺纤维,是一种高强度、高模量、低密度和高耐磨性的有机合成纤维。芳纶分为对位芳纶纤维(PPTA)和间位芳纶纤维(PMIA)两种。聚对苯二甲酰对苯二胺纤维是PPTA最有代表性的一种,英文全称
AramidFiber
,其化学结构式如下图:袅芃膁羆关于芳纶纤维的微观结构,颇具代表性的主要有皮、芯层结构模型,Morgan等人认为,每一根单纤均具有可区分的皮、芯特征,皮层和芯层具有不同的结构和性能。-lμm,且表现出类似小云母片的结构形态,在长度方向上则保持结构一致性,而芯层却没有这种结构。阿克苏·诺贝尔公司的科学家vanAartsen和NorthoIt于1973年公布了他们对其公司生产的芳纶纤维(Twaron)结晶结构的基础研究成果。分子与纤维的轴向平行取向,苯环之间的立体位阻现象是造成PPTA链形分子呈棒状形态的主要原因。次晶结构是一种单相晶体结构,其局部的结晶近乎完全,但是在较长的距离内存在着某些晶体缺陷。Twaron在纤维轴向上的强度很大(强共价键)而横向上的强度较小。模型显示分子链是由相对较弱的氢键将它们共同保持在一个方向上,而在另一方向上分子链则是由更弱的范德华力来保持。因磨蚀所产生的纤维原纤化倾向是因缺少强有力的横向键合力所造成的。薄2、芳纶纤维的性能莃芳酰胺分子链的刚性增大,因而制得的纤维玻璃化温度、耐热性、模量较高。由于芳酰胺分子链结构不同,因而可划分为不同种类的芳纶纤维产品,这些产品的性能、加工方法和用途有着很大的差异。芳纶纤维的结构性能见表1所示。莈螈芳纶1414纤维是一种呈对位排列的刚性高分子材料,其主链结构上的大分子通常呈高度的规则性排列。在其刚性的直线型分子链中,由于存在着较强的共价键和较弱的氢键,并且在酰胺基中,氧原子和氮原子的电子会产生共轭效应,因此芳纶1414纤维通常具有优异的机械强度、防火、耐高温、耐化学腐蚀、抗疲劳等性能,其强度、模量、分解温度等均明显高于芳纶1313纤维,其物理性能见表2所示。莃另外,芳纶1414纤维还具有很好的耐化学品腐蚀性、耐水解性及力学性能,在有机溶剂中,芳纶1414纤维不溶解,只溶于少数强酸溶剂。其强度比一般有机纤维高3倍以上,初始模量是尼龙的lo倍,涤纶的9倍;其相对强度相当于钢的6~7倍,模量约为钢丝和玻璃纤维的2~3倍,而比重只有钢丝的1/5左右。芳纶1414纤维还具有良好的抗冲击、耐疲劳性能,与橡胶有着良好的粘着力;并且耐屈折性和加工性能好,因而可采用普通织机进行机织和编织,其织物的强度一般不会低于原纤维强度的90%,因而是理想的帘子布原料。表3列出了芳纶1414纤维的一些主要物理性能指标,以及与其它高强度纤维的性能比较。蒃3、芳纶纤维的制备蝿芳纶纤维主要通过不同的单体原料,以缩聚的方法进行成纤聚合物的合成,最后再通过极性溶剂与干喷一湿纺技术进行液晶纺丝制备而成。成纤芳酰胺由芳酰胺长链大分子组成,通常主要分为以下两类:膆以芳香族二胺、芳香族二酸或二酰氯为单体,经界面缩聚、低温溶液缩聚或直接缩聚制得,其分子结构式为:莆蒃以芳香族氨基酰氯盐酸盐、芳香族亚硫酰胺酰氯或芳香族氨基羧酸为单体,经低温溶液缩聚或直接缩聚制得,其分子结构式为:膀袇芳纶纤维种类很多,按性能分,主要分为耐热型和高强高模型;按结构划分,主要分为问位芳纶纤维和对位芳纶纤维,其中聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰问苯二胺纤维是最具代表性的高性能纤维,下面将对这两种芳酰胺