科普丨芳香族聚酰胺纤维
芳纶纤维芳纶纤维全称为芳香族聚酰胺纤维,与碳纤维、超高分子量聚乙稀纤维、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、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能。广泛应用于复合材料、防弹制品、建材、特种防护服装、电子设备等领域。
芳纶纤维的种类
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。
1、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。
2、优异的阻燃、耐热性能
间位芳纶的极限氧指数大于28,因此当它离开火焰时不会继续燃烧。纽士达®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。纽士达®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。纽士达®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。
3、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。
4、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。
对位芳纶纤维是重要的国防军工材料,为了适应现代战争的需要,美、英等发达国家的防弹衣均为芳纶材质,芳纶防弹衣、头盔的轻量化,有效提高了军队的快速反应能力和杀伤力。在海湾战争中,美、法飞机大量使用了芳纶复合材料。除了军事上的应用外,现已作为一种高技术含量的纤维材料被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个方面。在航空、航天方面,芳纶由于质量轻而强度高,节省了大量的动力燃料,据国外资料显示,在宇宙飞船的发射过程中,每减轻1公斤的重量,意味着降低100万美元的成本。除此之外,科技的迅猛发展正在为芳纶开辟着更多新的民用空间。据统计,芳纶产品用于防弹衣、头盔等约占7~8%,航空航天材料、体育用材料大约占40%;轮胎骨架材料、传送带材料等方面大约占20%左右,还有高强绳索等方面大约占 13%。轮胎业也开始大量使用芳纶帘线来减轻重量,减少滚动阻力