合成纤维之芳纶
它就是具有超高强度、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的新型高科技合成纤维——芳纶。
一、运用价值
芳纶纤维是重要的材料,为了适应现代战争的需要,美、英等发达国家的均为芳纶材质,芳纶、头盔的轻量化,有效提高了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。据报道,芳纶产品用于、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。
芳纶之所以能够产生如此可观的经济价值,主要是因为其不可替代的机械强度与耐热性等特点决定的。芳纶浆粕是对芳纶纤维进行表面原纤化处理之后便得到的,其独特的表面结构极大地提高了混合物的抓附力,因此非常适合作为一种增强纤维应用于摩擦及密封产品中。
二、芳纶特性
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(LOI)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。
⑤ 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。
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高强度、高模量,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。
三、发展前景
近年来,芳纶纤维产量几乎以年均10%的速度递增。随着的快速发展及市场需求的扩大,全球芳纶纤维(主要指间位芳纶和对位芳纶)产量已超过8.0万t/a.芳纶1414纤维是迄今高性能纤维中产量最大、用途最广的纤维。目前芳纶纤维的总生产能力已达到8.2万t,其中芳纶1414纤维总产能达到5.5万t/a,芳纶1313纤维达到2.3万t/a。
我国芳纶纤维产量很少。目前,国内需求主要依赖进口,并且受到诸多限制。生产的Kevlar短纤维在我国市场的售价为250~290元/kg(2.2dtex 38~51mm),长丝价格为620~700元/kg
(440dex)。从全球看,随着技术进步及生产厂家的扩大,特别是随着人们安全意识的日益提高,芳纶纤维必将显示出更大的发展潜力。
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