前言

01

 芳綸包括芳香族聚酰胺纖維和芳香族聚酰亞胺纖維。本文提及的高強(qiáng)高模芳綸是指芳香族對(duì)位聚酰胺纖維，即對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)。是一種新型高科技合成纖維，具有高強(qiáng)度、高模量、高結(jié)晶度和高取向度，同時(shí)還具有耐磨、阻燃、耐化學(xué)腐蝕、絕緣、防割、抗疲勞、柔韌性好、尺寸穩(wěn)定性好等性能，由于其出色的熱穩(wěn)定性能和化學(xué)惰性，使其在高性能復(fù)合材料增強(qiáng)纖維中占有重要地位，主要用于航空、航天、造船、醫(yī)療器械和體育用品等領(lǐng)域。

對(duì)位芳綸的結(jié)構(gòu)及性能

02 

（1）對(duì)位芳綸纖維是芳香族聚合物纖維，是以對(duì)苯二胺和對(duì)苯二甲酰為原料，在有機(jī)溶液中進(jìn)行低溫縮聚，得到高性能、高結(jié)晶度的樹脂采用液晶紡絲新技術(shù)，溶于濃硫酸或六甲基磷酸酰胺等一些溶劑中配成紡絲原液，然后用干濕法紡絲的技術(shù)制備而成。

（2）對(duì)位芳綸纖維的分子鏈?zhǔn)怯杀江h(huán)和酰胺基按一定規(guī)律排列而成。酰胺基團(tuán)的位置又都在苯環(huán)的直位上，所以這種聚合物具有良好的規(guī)整性，致使對(duì)位芳綸纖維具有高結(jié)晶度。這種剛性的聚集狀分子鏈，在纖維軸向是高取向的，分子鏈上的氫原子將和其它分子鏈上的羰基(酰胺基團(tuán)內(nèi))結(jié)合生成氫鍵，成為高聚物分子間的橫向聯(lián)結(jié)。對(duì)位芳綸纖維這種苯環(huán)結(jié)構(gòu)，使它的分子鏈難于旋轉(zhuǎn)，高聚物分子不能折疊，又是伸展?fàn)顟B(tài)，形成體狀結(jié)構(gòu)，所以使纖維具有很高的模量。聚合物線性結(jié)構(gòu)的分子間排列十分緊密，在單位體積內(nèi)可容納很多聚合物分子，這種高致密特性使纖維具有較高的強(qiáng)度。

導(dǎo)電纖維的應(yīng)用

03

       軍事方面最典型的是防彈衣及防彈頭盔，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性使芳綸纖維在彈道沖擊所產(chǎn)生的高溫度下可以保證抗沖擊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；高結(jié)晶、高取向性產(chǎn)生了高模量，保證了對(duì)軸向變形的快速反應(yīng)；高彈性和中等延伸率使芳綸纖維。具有高韌性，從而在縱向斷裂時(shí)能有效工作。芳綸及其復(fù)合材料以其優(yōu)越的使用性能而被廣 泛應(yīng)用于裝甲領(lǐng)域，用于增強(qiáng)、減重，并被稱為第2 代復(fù)合裝甲材料。

（2）航天領(lǐng)域

      在航天方面，主要用作運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體和壓力容器，用作人造衛(wèi)星太陽(yáng)電池陣基板、拋物面天線反射器、SAR天線電氣板和各種連接管桿件等， 用作宇宙飛船的駕駛艙，氧氣、氮?dú)夂秃獾娜萜饕约巴L(fēng)管道等。芳綸或混雜芳綸復(fù)合材料已作為二次結(jié)構(gòu)材料 在航空領(lǐng)域成熟應(yīng)用，如超大型民航機(jī)波音B757 的貨艙、B787的客艙等。

（3）建筑領(lǐng)域

      高層大型建筑可用芳綸作水泥增強(qiáng)骨架，將芳綸編織成鋼筋狀、做成預(yù)應(yīng)力混泥土加強(qiáng)筋，使建筑本身的重量大大減輕，在抗剪切等方面起到重要作用，如在上海東方明珠電視塔的建筑中，就使用了芳綸增強(qiáng)混凝土材料。芳綸也可用作建筑物的加固修復(fù)，其中芳綸纖維布在舊橋加固的應(yīng)用范圍比較廣，如廣東省惠州西枝江大橋?yàn)榭玟摷芄皹虿捎脤?duì)位芳綸復(fù)合材料高層大型建筑可用芳綸作水泥增強(qiáng)骨架，將芳綸編織成鋼筋狀、做成預(yù)應(yīng)力混泥土加強(qiáng)筋，使建筑本身的重量大大減輕，在抗剪切等方面起到重要作用。

（4）管道領(lǐng)域

      Kevlar纖維是軟管增強(qiáng)材料的最佳選擇。目前，越來(lái)越多的汽車軟管、化學(xué)工業(yè)用軟管、石油工業(yè)用軟管、航空工業(yè)用各種液壓軟管以及海洋用軟管都采用Kevlar纖維作增強(qiáng)材料。美國(guó)Chrysler公司和Gates公司則采用Kelvar纖維作為汽車?yán)鋮s裝置軟管的增強(qiáng)材料制成了溫度可達(dá)150℃左右的汽車?yán)鋮s膠管。Gates公司、美國(guó)Goodall公司將芳綸纖維制成了用于核電站、化工廠和石油勘探方面的大口徑膠管。

總結(jié)

04

  國(guó)內(nèi)對(duì)位芳綸復(fù)合材料的發(fā)展目前基本進(jìn)入軌跡，但還存在價(jià)格高，國(guó)內(nèi)對(duì)位芳綸質(zhì)量不過關(guān)，復(fù)合界面性能差、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)體系相對(duì)薄弱的問題。針對(duì)以上問題，首先要求國(guó)內(nèi)芳綸生產(chǎn)廠家要把國(guó)產(chǎn)芳綸質(zhì)量作好，避免受到國(guó)外限制；其次優(yōu)先開發(fā)現(xiàn)行對(duì)位芳綸不可替代的復(fù)合材料領(lǐng)域，如防彈衣，防彈頭盔等，并與碳纖維，玻璃鋼復(fù)合材料對(duì)比，發(fā)掘具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)新的對(duì)位芳綸或三者混雜新型復(fù)合材料；另外加強(qiáng)復(fù)合材料研究單位與對(duì)位芳綸生產(chǎn)廠家的交流合作，一是從組份、結(jié)構(gòu)、功能三者結(jié)合形成芳綸復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，及對(duì)復(fù)合材料性能評(píng)價(jià)方面打下更好的基礎(chǔ)，二是有利于芳綸生產(chǎn)廠家深入理解，并生產(chǎn)出適合于復(fù)合材料用質(zhì)量要求的對(duì)位芳綸產(chǎn)品；最后加強(qiáng)改善芳綸復(fù)合界面粘合力差的缺陷，通過研發(fā)樹酯體系及芳綸表面改性技術(shù)組合，使芳綸纖維界面復(fù)合性能達(dá)到要求。

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