芳纶纤维的结构.docx

芳纶纤维的结构、制备及应用综述
摘要:芳纶是一种高科技特种纤维,它具有优良的力学性能,稳定的化学性质和理想的机械性质。它的全称为“芳香族聚酰胺纤维”,1974年,美国贸易联合会将它们命名为“aramidfibers”,其定义是:至少有85%的酰胺链(—CONH—)直接与两个苯环相连接。我国则将它们命名为芳纶,其全称也可简化为“芳酰胺纤维”。它有一系列的产品,可用于航空航天工业、IT(信息技术)产业、国防工业、汽车工业等。
关键词:芳纶1313,芳纶1414,芳纶纤维结构,芳纶纤维应用、发展及制备
一、芳纶纤维的简介
芳纶全称芳香族聚酰胺纤维,是一种新型高科技合成纤维,具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸碱、重量轻等优良性能,还具有良好的绝缘性和抗老化性能,具有很长的生命周期。
二、芳纶的结构和性能
芳纶可分为邻位、对位和间位3种,而邻位无商业价值。自20世纪60年代由美国杜邦公司成功开发出芳纶纤维并率先产业化后,在30多年的时间里,芳纶纤维走过了由军用战略物资向民用物资过度的历程,价格也降低了一半。现在还是规模生产都日趋成熟。在芳纶纤维生产领域,对位芳酰胺纤维发展最快,产能主要集中在日本和美国。
如美国杜邦的Kevlar纤维,荷兰阿克苏诺贝尔(Akzo Nobel)公司(已与帝人合并)的Twaron纤维,日本帝人公司的Technora纤维及俄罗斯的Terlon纤维等。间位芳酰胺纤维的品种有 Nomex、Conex、Fenelon纤维等。
下面我们主要介绍一下对位芳纶和间位芳纶的代表产品,邻位因为无商业价值将不做介绍。
1、芳纶1414的结构和性能
芳纶1414由对苯二胺(PPD)和苯二酰氯(TPC)这两种单体聚合而成。在缩聚反应中,TPC和PPD反应生成聚合物聚对苯二甲酰对苯二胺,也就是PPTA。结构式为;
结构特点可以归纳为:
分子链沿纤维轴向高度结晶排列。
纤维含有氢键系,这种氢键系沿其轴线有规则地折叠,并沿径向分布。
皮芯结构不同,芯层的微晶不如皮层取向度高。
芳纶1414的性能特点;
芳纶1414纤维的性能,特别是其强度主要取决于聚合物的分子量和分子量分布及其结晶程度。影响上述这些性质的参数有许多。通过提高纺丝原液中的聚合物浓度,就可以在湿纺加工过程中提高纤维中链状分子的取向度,从而使纤维获得较高的强度。
芳纶1414是一种液晶高分子材料,因为聚合物具有线性结构,所以它是一种高强度、高模量纤维,同时还具有密度低、韧性较好、耐热性优良、耐酸碱性好、耐化学溶剂等优点。然而由于结构的原因,芳纶1414也存在一些不足:其溶解性、耐疲劳性以及韧性还不够好,耐光性较差,横向压缩模量较低,防紫外线照射能力较差,正因为这些缺点限制了它的进一步应用。
2、芳纶1313的结构和性能
芳纶1313,横截面呈腰子形, 有较明显的皮芯结构,学名聚间苯二甲酞间苯二胺纤维, 具有优异的耐热性、耐燃性及优良的高温下尺寸稳定性、电绝缘性, 广泛应用于工业及尖端技术。其结构式为:

芳纶1313的性能特点:
1、持久的热稳定性
芳纶1313最突出的特点就是耐高温性能好,可在
220℃高下长期使用而不老化,其电气性能与机械性能可保持10年之久,而且尺寸稳定性极佳,在250℃左右的热收缩率仅为1%,短时间暴