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高性能纖維材料之二芳綸纖維

文章出處:網絡責任編輯:管理員人氣:發表時間:2015-06-09【

芳綸的全稱為“芳香族聚酰胺纖維”,我國稱為芳綸,芳綸纖維工業化的產品主要有兩種:芳綸1313(全稱為聚間苯二甲酞問苯二胺纖維,英文簡稱PMI)和芳綸1414。芳綸1313是開發最早、產量最大、應用最廣,也是最有發展前途的有機耐高溫纖維,到目前為止,全球年生產能力已達3.1萬噸左右。芳綸1414(聚對苯二甲酰對苯二胺)是一種高模量、高強度、耐磨損、低電導率、尺寸穩定、密度為鋼絲1/4的輕質增強和耐高溫材料, 常被作為制備高性能復合材料的增強物質,素有高分子材料中的“百變金剛”之譽,是當今世界高性能纖維材料的代表。芳綸1414外觀呈金黃色,貌似閃亮的金屬絲線,實際上是由剛性長分子構成的液晶態聚合物。最早20世紀60年代由美國杜邦(DuPont)公司成功地開發出芳綸纖維并率先產業化。芳綸的生產原料主要是是聚合級苯二胺和聚合級苯二甲酰氯。其中,聚合級苯二甲酰氯是芳綸的生產原料之一,大約占成本的1/3。 芳綸1414纖維自誕生之日起就成為軍用戰略物資,是當今極為重要的國防軍工材料。它具有超高強度、高模量和耐高溫、重量輕、耐酸耐堿等優異性能,其強度是鋼絲的5~6倍,模量為鋼絲或玻璃纖維的2~3倍,韌性是鋼絲的2倍,重量僅為鋼絲的1/5左右,且絕緣性能好,抗老化,有很長的使用周期。
為適應現代戰爭需要,目前美、英等發達國家的防彈衣均采用了芳綸材質。芳綸防彈衣、頭盔的輕量化,有效提高了軍隊的快速反應能力和殺傷力。1983年10月25日,美國侵入南美洲島國格林納達。戰斗中一頂頭盔經受住了22發子彈的強烈沖擊,其中甚至包括一顆大約23米以外射來的AK-47步槍7.62毫米子彈,但沒有一顆子彈能將頭盔擊穿。抵擋住AK-47子彈的這種頭盔材料是芳綸1414(凱夫拉纖維)。當今世界上,除美軍外,德國、西班牙、意大利、比利時、新加坡、日本、加拿大等國軍隊都裝備了“凱夫拉”防彈頭盔。 在海灣戰爭中,美、法飛機大量使用了芳綸復合材料。化,大大提高了快速反應能力、戰斗力和防護能力。在航空、航天方面,芳綸由于質量輕而強度高,節省了大量的動力燃料,在宇宙飛船發射過程中,每減輕1公斤重量,意味著降低100萬美元成本。 德國Acordis公司近期開發出高性能超細對位芳綸 (Twaron)產品,既不燃,也不會熔融,還有很高強度和極大杭切割能力,主要可用于生產涂層及非涂層織物、針織產品和針剌氈等既耐高溫又抗切割的各種紡織服裝裝備。可為消防隊提供防護套裝和氈毯等裝備,以及為鑄造,爐窯、玻璃廠等高溫作業部門提供耐熱防火服,以及生產飛機座阻燃防火包覆材料。用這一高性能纖維還能創造汽車輪胎、冷卻軟管、V型皮帶等機件、光學纖維電纜和防彈背心等防護裝備,還能代替石棉做磨擦材料材抖和密封材料等。 目前,芳綸產品用于防彈衣、頭盔等約占7~8%,航空航天材料、體育用材料大約占40%;輪胎骨架材料、傳送帶材料等方面大約占20%左右,還有高強繩索等方面大約占13%。  國際上芳綸纖維走過了由軍用戰略物資向民用物資過渡的幾十年艱難歷程,目前發展成為在工業和民用領域有著廣泛應用的高端材料;對位芳綸已成為全球發展最快、產量最高、用途最廣的高科技纖維,,近年全球對位芳綸的需求量為5.5萬噸/年~5.7萬噸/年,近兩年世界對位芳綸年產量可達7.6萬噸;預計2010年全球對位芳綸需求量達7.8萬噸~9萬噸。
目前全球芳綸產能主要集中在日本和美國、歐洲;生產對位芳綸的廠家主要有美國杜邦公司、日本帝人公司和俄羅斯耐熱公司等,前兩家公司的年產量分別占世界總產量的55%和40%;僅美國Kevlar纖維目前就有十多個牌號,每個牌號又有數十種規格。中國從20世紀60年代初開始研究開發間位芳綸生產技術,直到2004年,該項技術才得以攻破,煙臺氨綸股份有限公司在國內率先實現間位芳綸的工業化生產,打破了國外公司壟斷的局面。到2009年,煙臺氨綸股份有限公司的間位芳綸生產能力已達到4300t/a,在世界間位芳綸供應商中列居第二位。除煙臺氨綸外,中國蘇州圣歐、廣東彩艷公司也共有1000t/a的間位芳綸生產裝置投產,使得中國在全球僅有的6個間位芳綸供應商中占據了3席。間位芳綸的國產化大大拉動了上下游產業的發展。在中國紡織工業加工制造優勢明顯的背景下,全球間位芳綸產業特別是間位芳綸下游加工業出現了明顯向中國轉移的趨勢。
 
 

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