浅谈对位芳纶的应用与生产现状

摘要：

本文介绍了对位芳纶纤维的性能以及国内外的生产现状，并针对我国的产业现状，提出了尽快国产化的建议。

关键词：对位芳纶；生产；应用

Abstract: This paper introduces the performance and product status of p-aramid fiber and give the suggestion of manufacture domestically quickly, according the status of our country.

Keywords: p-aramid; product; application

1引言

芳香族聚酰胺泛指至少85%的酰胺键基团直接与两个芳环基团连接的线型高分子，已经工业化的芳纶有两大类：一类是对位芳纶，另一类是间位芳纶。

对位芳纶是美国Kwolek博士研究开发的，是问世最早的高性能纤维，其突出特点是高强度和高模量，其强度为钢的3倍，涤纶工业丝的4倍；初始模量为涤纶工业丝的4~10倍。 各商品牌号的对位芳纶的力学性能见表1[1]。对位芳纶的热稳定性优异，在150℃下收缩率为0，即使在260℃下强度仍能保持原来的65%，还具有优良的减震性、耐磨性、耐冲击、抗疲劳、低膨胀、低导热、低密度、不燃、不熔等突出性能[2]。

2芳纶的应用

芳纶最早是在航空航天领域应用，随着技术的成熟，成本的降低，现在已开始走向防弹领域、汽车工业、橡胶工业、油气田、煤矿的勘探和生产等多个方面。

2.1防弹领域的应用

历史发展中，金属材料（主要为特种钢、铝、钛合金等）在防弹领域发挥了很大的作用，但是由金属制成的硬质防弹产品硬度大、重量大，穿着不舒适，而且容易跳弹，会对周围人造成二次伤害。以对位芳纶为代表的高性能纤维作为新兴材料在防弹领域异军突起，用其制成的人体防护装甲质轻、防护性能好、穿着舒适，可制成防弹头盔、防弹衣、防刺服、防雷靴、防割手套等。其防弹机理主要是射弹对纤维进行的拉伸和剪切。同时，纤维将冲击能向冲击点以外的领域进行传播，从而将弹头或破片的能量吸收，达到防弹的作用[3]。

目前世界上采用对位芳纶制作的软质防弹衣主要有美国“拦截者”（INTERCEPTOR）防弹衣、两栖突击AAV防弹衣、特种作战游骑部队防弹衣、PASGT步兵防弹衣、以色列RAV-200型防弹衣、英国T2型防弹衣。我国也有部分厂家开始生产对位芳纶防弹衣，但原材料基本依靠进口。

2.2橡胶领域的应用

在橡胶工业中，芳纶纤维广泛应用于胶管、轮胎、胶带和涂覆织物等橡胶制品。

传统高压胶管的内外层多为橡胶，增强层为钢丝类材料，缺点是重量大、易腐蚀、不耐疲劳，而采用芳纶取代钢丝作为增强层，可以大大降低产品重量，增强耐疲劳性和耐腐蚀性，提高工作压力，还可以大大延长胶管的使用寿命。目前芳纶高压胶管在石油工业、汽车工业、航空工业、化学化工工业和海洋领域都有广泛的应用。目前世界上生产芳纶胶管的有美国Parker-hannifin公司的意大利子公司Parker ITR、英国JDR公司、英国Europower、德国Kutting、印度Polyhose。国内生产芳纶增强胶管的厂家主要有山东宁津盛亚、宁津龙威和宁津鑫源三家[4]。

芳纶纤维的高强度、高模量、低滞后损失、耐高温、低密度和断裂伸长率小（3.7%~4.2%）以及低收缩率和耐疲劳性好等特点，非常符合航空和汽车轮胎的特殊要求，世界各大轮胎公司也已经将芳纶用于生产子午线轮胎的带束层和胎体层部件。如邓禄普公司的SP Sport 8000 ULW型轮胎，比钢丝带束层轮胎要轻30%；大陆公司制成的芳纶载重轮胎比全钢载重轮胎重量减少了20 kg，还大大降低了轮胎的滚动阻力。倍耐力公司采用芳纶纤维/尼龙混合帘线制成的顶级轮胎，芳纶纤维在高速旋转时产生的作用力防止轮胎“膨胀”，让轮胎轮廓的形变即使在最高时速下也能得到有效的控制。我国的华南轮胎公司也在芳纶帘线材料和芳纶/锦纶复合材料应用于高性能轮胎进行了深入研究[5]。

芳纶还可以应用于输送带制品中，在北极圈－40℃的苛刻环境下，芳纶帘子布增强输送带在强度、柔软性等方面都有优异的表现。另外在煤矿、港口等恶劣环境中，芳纶增强输送带较钢丝绳输送带具有占用空间小、工作寿命长、耐腐蚀、抗损坏性好、容易修理等优点[6]。

3芳纶的生产现状

对位芳纶的产能主要集中在日本、美国和欧洲。1998年，荷兰AKZO-Nobel公司的功能纤维部与荷兰Acordis公司合并重组，成为后者的纤维商务部。1999年，英国CVC投资公司收购Acordis公司纤维商务部，但仍以Acordis公司纤维商务部的名义运作。2000年，Acordis公司将其芳纶生产和销售业务出售给日本帝人公司(TEIJIN)，同年12月，帝人完成收购后，将收购来的公司改名为Teijin Twaron公司。

美国杜邦公司于2002年投资5000万美元扩大弗吉尼亚州里士满纤维厂使芳纶纤维的年生产能力增加15%[7]。

我国于20世纪90年代，先后有多家企业高校和研究所对芳纶国产化进行了深入研究，主要有晨光化工研究院、东华大学、上海合成纤维研究所、沈阳红星、广东彩艳、烟台氨纶 、河南神马、航天科工六院等。

4结语

对位芳纶因其优异的性能，在航空、航天、运动器材、帘子线、输送带、防弹背心、防护用品等领域都得到了广泛的应用。虽然我国目前也进行了国产化的研究与努力，但由于国外对我国进行了严格的技术封锁，对位芳纶的国产化进程缓慢，产能不高。因此，我国应加大研究力度和资金投入，加快对位芳纶纤维及相关产品的工业化进程。

参考文献：

[1] 尤秀兰，刘兆峰.对位芳纶的发展动态及我国实施产业化的基本思路[J].纤维技术,2007(9): 91-94.

[2] 姜永恺. 高性能纤维的现状及应用[J].棉纺织技术,2000(6):4-7.

[3] 钟天锋,邱日祥. 防弹装备的现状与发展[J].轻兵器, 2000(6): 5-7.

[4] 赵前进,刘元坤,吴中伟,等. 芳纶增强高压胶管现状与国产化分析[J].中国纤检,2010(9): 80-82.

[5] 黎继荣.芳纶材料在高性能轮胎中的应用[J].中国橡胶，2007(12):31-36.

[6] 张玉友.芳纶橡胶骨架材料的性能与应用（一）[J].橡胶科技市场，2007(15):16-18.

[7] 高称意. 国内外纤维骨架材料行业近况[J].现代橡胶技术,2003(3): 1-6.

（作者单位：北京航天试验技术研究所，北京雷特新技术实业公司）