芳纶纤维的历史现状及发展.doc

聚合物基复合材料V题目： 芳纶纤维的历史现状及发展班级： 12纺织工程 姓名： 高寿伟 学号： 1215402005 芳纶纤维的历史、现状及发展1引言芳纶，它的全称为“芳香族聚酰胺纤维”，是上个世纪60年代，由美国杜邦 公司研制开发出来的一种高性能纤维1974年，美国贸易联合会将它们命名为 uAramid Fibers",其定义是：至少有85%的酰胺链(-CONH-)S接与两个苯环相 连接⑴由于出色的力学和热学性能，芳纶自诞牛以来便备受重视2芳纶纤维的研究进展2.1国外芳纶纤维的发展历史芳香族聚酰胺纤维最早由美国的杜邦公司研制开发成功c 1962杜邦公司开 发出间位芳纶，商殆名“Nomex”，并于1967年实现工业化牛产；1966年乂研 制出对位芳纶，并于1971年开始工业化生产，这种纤维最开始被命名为B纤维 和PRD49, [2]后来使用商品名“Kevlar”之后，各个国家开始进行同类纤维的 研制，荷兰阿克苏•诺贝尔公司(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纤维等美国杜邦公司首先开发了芳纶纤 维，并且使其产业化，他们在产品的研发、牛产规摸、还有在市场占有率上都是 世界第一。

仅他们牛产的Kevlar纤维，H前就有Kevlar-49> Kevlar-29等十多个 牌号，数百种规格的产品冃前，杜邦公司Kevlar纤维的总产能达3.0万血以 上，其产牛的利润几乎相当于我国化纤行业的利润的总和帝人、赫斯特等芳纶 牛产的知名企业也作为这个朝阳产业的牛力军采取扩产联合等策略，积极开拓 国际市场°日本帝人公司于2000年底收购了荷兰阿克苏•诺贝尔公司的Twaron 工丿，使Twaron的产能达1.85万t/a；而2005年帝人的共聚芳纶Teehnora的产 能为800t/ao 2004年帝人公司于投资1.8亿美元，使其产量扩张一倍，总产能达 近4.()万t/a由于高性能芳纶纤维的制备技术难度高、投资大，H前仍主要由美 国杜邦公司和Fl本帝人公司垄断其中美国杜邦公司产量排名世界第一，H本帝 人公司产量排名世界第二，上述两家公司的高性能芳纶产量分别占世界总产量的 55%和40%左右此外德国赫司特公司、俄罗斯全俄合纤院和耐热公司也有少量 牛产另外，已停产多年的韩国Kolon公司0.16万t/a的高性能芳纶牛产线也已 于2006年重新投入运营⑶表1为国外主要芳纶的制造商及产量（2005年统计）。

表1.国外主要芳纶的制造商及产量（2005年统计）类别商品名生产商产量(t/a)间位芳纶Nomex美国杜邦19 000Conex日本帝人2 650Phenvlon俄罗斯1 000Apyeil日本尤尼吉卡500对位芳纶Kelvar美国杜邦33 000Tvvaron荷兰阿克苏（日本帝人）15 000Technora日本帝人800Tervar德国赫斯特360SVM俄罗斯1 000Tdlon俄罗斯1002.2国内芳纶纤维的发展历史我国于1972年开始进行芳纶的研制工作，并逐渐开发了普通型、离仲长型、 中高强度型和高强高模型产詁〔讥小科院、清华大学、中国纺织大学、上海纺织 科研所、中国石化燕山石化公司、晨光研究院等都先后进行芳香族聚酰胺纤维的 研制并取得小试成功，其中中科院和清华大学率先进行了芳香族聚酰胺纤维的理 论性研究，中国纺织大学、上海纺织科研所、上海合成纤维研究所和晨光研究院 等科研机构都先后开展了芳香族聚酰胺纤维的试牛产长期以来，高性能芳纶纤 维国产化、规模化牛产技术一直备受国内许多化纤企业关注，国家有关部门先后 将芳纶1414成套牛产技术的开发列入国家“九五”和“十五”重点发展项F1之 小，经过广大科技工程人员长期不懈的努力，芳纶1414的技术取得了一定的进 展。

从上世纪80年代开始，我国还进行了芳纶1（芳纶14）和芳纶111（一种新型 芳香族共聚酰胺纤维）的研究，但仅限于小试和小试阶段，未能实现规模化牛产 多年来，我国一•直致力于高性能芳纶国产化、规模化的技术开发近年来，国内 出现了一些开发和建设芳纶的新动向：四川金路集团1000 t/a芳纶II、河北硅谷 化工公司1000 t/a芳纶II、成都市金蚂蚁特种纸公司200 t/a芳纶纸等项H已经安 装设备，浙江省普瑞科技公司承担的芳纶纸研究项H已于2006年6月通过验收, 杭州富阳特种纸业公司也在开发芳纶纸，连云港奥神集团芳纶纤维项H计划等° 另外，吉林辽源得亨公司亦曾有1000 t/a芳纶及芳纶纸建设计划1999年，山东烟台氨纶股份有限公司正式提岀建设中国第一个芳纶1313工 程项并于2001年5月份引进了俄罗斯技术经过3年艰苦的技术攻关，开 发研制出了具有极高科技含量的20多种有色芳纶1313,纤维产甜质量可与美国 杜邦等世界-流公司媲美同时还开发了另一高端产品…芳纶绝缘纸⑷我国对芳纶1414聚合体制备技术的研究也获得了重大突破2007年3月， 上海艾麦达纤维科技有限公司和常熟市贝斯特皮革有限公司的100血 对位芳纶 聚合体制备中试研究”项口通过了鉴定。

鉴定组认为该项H的聚合和溶剂回收工 艺技术及装备具有独创性、先进性，总体技术达到了国际先进水平该技术制得 的聚合体的相对比浓对数粘度在5.5dl/g以丄，溶剂回收率达95%,大大降低了 牛产成本其具有完整的自主知识产权，共申请国家发明专利10项，其中已受 权5项现在，对位芳纶聚合体制备技术正是牛产芳纶纤维的关键技术，有了它, 对位芳纶的产业化就迈出了关键的一步FI前，随着国内企业对高性能芳纶的关注，国内企业争相投入对高性能芳纶 的研发，并呈现出良好的发展势头其中山东烟台氨纶有限公司、丄海仪征化纤 有限公司、河南平顶山帘子线有限公司、河北硅谷化工有限公司、广东彩艳股份 有限公司等均已完成小试和中试，正在启动工业化试验和工业牛产线建设3芳纶纤维的应用现状由于芳纶出色的性能，⑹芳纶被应用于各个领域，由于它的用途十分广泛， 芳纶被称为全能纤维，芳纶在各个领域的使用情况见图lc[711.芳纶在各个领域的应用分布°航空航天材料、 体育用材料40%■轮胎、胶常骨架 材料20%°高强绳索13%□防弹衣、头& 8%•其它19%3.1芳纶在航空航天和军需工业上的应用芳纶可用于制作大型飞机的二次结构材料，如机舱门、窗、机翼、整流罩体 表而等，也可制作机内天花板、舱壁等，可减轻其质量。

芳纶复合材料可制造导 弹的固体火箭发动机壳、压力容器、宇宙飞船驾驶舱、潜艇、防弹装甲车、防弹 运钞车、防弹板、防弹头盔、防弹衣等早在20世纪70年代初，Kevlar 49 （高 模对位芳纶）纤维就以其密度低，耐烧蚀性能好，用于制造导弹的固体火箭发动 机壳体，后乂用于制造先进的飞机和航天器的机身、主翼、尾翼等有关金业曾 以芳纶/环氧无纬布和薄铝板交叠铺成，经热压后而成的Arall超混复合层板，其 比强度（抗拉强度与相对密度之比）和比模量（弹性模量与相对密度之比）都较 优于铝合金板，疲劳寿命是铝的100〜1000倍芳纶与金属复合装甲板和芳纶与 陶瓷复合装甲板已广泛用于防弹装甲车、防弹运钞车和防弹头盔上凶而芳纶与 增强树脂基体制成的一类抗弹复合材料，其耐冲击性好、比防护性能（防护性能 与其密度Z比）高、性能可设计性强，并且具有一定的多功能性，易于和其它的 抗弹材料复合使用，因而在车辆防护、工程防护、装甲防护、人体防护等领域有 着广泛应用⑼3.2芳纶在信息技术产业上的应用由于IT技术的发展，光纤铺设量猛增，全球光纤总长度2001年为1.6亿 km,到2003年增至2.0亿km对位芳纶可用作光缆中的“张力构件（Fension member）"（或称芯捍），有了这种具有高模量性能的张力构件，可保护细小而脆 弱的光纤在受到拉力吋不致伸长，从而不使光传输性能受到损害。

H前用于此张 力构件的对位芳纶约3 000-4 000 t,据业者预测，其实际短缺量约4000〜5000 t HO]光纤增强用芳纶在2000〜2001年成指数增长，2002达到近5000t的高峰，但 年骤降至30()0t, FI前已稳定，但有迹象表明将再度增长[川3.3芳纶在橡胶工业上的应用芳纶在橡胶行业中的用量较大，占芳纶总消耗量的20%o l，2J以芳纶制成的 帘子布、线绳、纱线、帆布、整体带芯、直经直纬织物等被用作轮胎、动力传动 胶带、物料输送胶带、胶管的骨架材料芳纶短纤维被掺用到轮胎胎而等部件胶 料和V带底胶胶料中起补强作用芳纶可以取代钢丝制成轮胎胎圈，大大减轻 轮胎的质量，增加舒适性以芳纶为骨架材料的其他橡胶制站也很多，如工业胶 管、汽车胶管和胶带等J⑶3.4芳纶在涂覆织物制品和纺织业上的应用采用芳纶制作的涂覆织物的强力和撕裂强度比传统尼龙和聚酯等胶布材料 至少高出2倍，伸长率小得多，且制成晶的质量和厚度有所降低，其耐刺扎、抗 紫外线和阻燃性能好因此在充气橡胶制品、系留气球、贮运容器和防护服装上 都有应用」⑶3.5芳纶在运动器材上的应用充分利用芳纶耐高温、耐疲劳等特性，以制作运动条件苛刻的拳击手套、登 山鞋靴、赛车车体、赛马头盔等，还可用于制作网球拍、滑雪板、滑雪杆、雪橇、 弓箭、弓弦、钓鱼竿、风筝骨架、高尔夫球棍、赛艇等。

4芳纶纤维的发展方向由于芳纶纤维的主链上存在大量的苯环，沿轴向具有高的取向结晶，同时苯 环的位阻效应也使得酰胺基团与其他原子或基团很难发牛化学反应或其他作用C 期外，芳纶纤维的表而因为缺少化学活性基团、表而粗糙度低等特点，血造成芳 纶纤维与树脂基体的浸润性差、界面粘结性低由于界面是决定复合材料性能优 劣的关键，因此，如何改善芳纶纤维与树脂基体间的界面粘接性成为芳纶纤维增 强复合材料研发与应用的关键为了解决这个问题，人们在芳纶纤维表面改性方 面展开了大量的工作〔⑷如p. C. Varelidis用尼龙6-6对芳纶进行改性处理，大大 改善了芳纶纤维的吸湿性,(,5,Xi Zhao等通过接枝的手段改善了芳纶与树脂基体 的界面相合性等J⑹常见的芳纶表面改性技术见图25结语芳纶作为高性能纤维的一种具有高强度、高模量、低密度等特性，自从诞牛 以来，在短短儿十年内获得了蓬勃的发展，并在各个领域中发挥了菲常重要的作 用我国的芳纶纤维虽然发展的过程比较艰难，但也逐步向美国H本等技术领先 的国家接近由于分子本身的原因，芳纶在吸湿性，与基体的相容性等方而还存 在不足，人们通过各种手段对芳纶表面进行改性，增加了其浸润等性能，大大的 改善了与基体界面的粘结性，但是外在的处理方法必然导致纤维的损伤，使纤维 原有的性能下降，如何兼顾纤维原有性能及与基休的粘结性，仍是今后研发工作 中需要考虑的问题。

参考文献：[1] 黃兴山.芳纶的性能、应用和牛产.化工吋刊,2002, /6, ppi-5.[2] L. KONOPASEK; J・ W. S. HEARLE・ The Tensile Fatigue Behavior of para-Oriented Aramid Fibers and Their Fracture Morphology. JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE. 1977, 2/, pp2791-2815.⑶高启源.高性能芳纶纤维的国内外发展现状.化纤与纺织技术,2007, 3, pp31 -36.。