（元琛科技）從軍人到宇航員，從運(yùn)動(dòng)員到醫(yī)護(hù)人員，從防彈衣到消防服，從飛機(jī)汽車到高鐵飛船，從傳輸光纖保護(hù)層到手機(jī)，從夏普到PITAKA......在特殊人員專用服裝和高性能裝備中都有芳綸纖維的功勞。
芳綸纖維全稱為芳香族聚酰胺纖維，芳綸纖維與普通錦綸同屬酰胺類纖維，大分子主鏈中均含有酰胺鍵，不同的是錦綸的酰胺鍵與脂肪基相連，而芳綸的酰胺鍵則與苯環(huán)相連。
由于中國的起步較晚，美國，日本，歐洲等國家的芳綸纖維的生產(chǎn)和研究處于領(lǐng)先地位，今天，芳綸纖維的大部分使用仍依賴進(jìn)口。但是，由于中國對芳綸纖維的關(guān)注和投資，相信在不久的將來，中國將在芳綸纖維市場中占有一席之地。
01芳綸纖維簡介
芳綸纖維全稱芳香族聚酰胺纖維，英文為Aramid fiber，是由芳香基團(tuán)和酰胺基團(tuán)組成的線性聚合物,是一種新型高科技合成纖維，它具有優(yōu)異的力學(xué)性能，穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，理想的機(jī)械性質(zhì)，具有超高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐酸堿、質(zhì)量輕，耐磨損等優(yōu)良性能。
區(qū)別于普通柔性聚合物分子鏈，對位芳綸纖維的主鏈結(jié)構(gòu)主要由苯環(huán)對位而成的棒狀分子結(jié)構(gòu)構(gòu)成，由于大共軛的苯環(huán)存在，分子鏈段難以發(fā)生內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而呈現(xiàn)一種線性剛性結(jié)構(gòu)。
其強(qiáng)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，而重量僅為鋼絲的1/5左右，在560度的溫度下，不分解，不融化，它具有良好的絕緣性和抗老化性能，具有很長的生命周期。廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料、防彈制品、建材、特種防護(hù)服裝、電子設(shè)備等領(lǐng)域。
按化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，芳綸纖維可分為對位芳綸、間位芳綸和鄰位芳綸3種，其中鄰位芳綸很少使用。
芳綸1313——對位芳綸
對位芳綸，也稱聚對苯二甲酰對苯二胺纖維 (PPTA) 和聚對苯甲酰胺纖維 (PBA)。
對位芳綸的主要突出優(yōu)點(diǎn)是高強(qiáng)度、高模量。其拉伸強(qiáng)度是鋼絲的6倍, 拉伸模量是鋼絲及玻纖的2~3倍, 密度僅為鋼絲的五分之一，主要應(yīng)用于安全防護(hù)、防彈，橡膠制品增強(qiáng)， 高強(qiáng)度纜繩以及石棉摩擦材料替代。
芳綸1414——間位芳綸
間位芳酰胺纖維，也稱為聚間苯二甲酰間苯二胺(PMTA)纖維，國內(nèi)牌號(hào)芳綸1313。
間位芳綸的分子鏈共價(jià)鍵沒有共軛效應(yīng)，分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)位能低于對位芳綸，大分子鏈的柔性較對位芳綸強(qiáng)，纖維結(jié)晶度比對位芳綸小。
間位芳綸具有優(yōu)異的耐熱性、耐焰性及絕緣性，主要用于防火材料和防機(jī)械損傷，如纖維形式的防護(hù)服，熱氣體過濾材料，電絕緣紙及復(fù)合材料輕量蜂窩結(jié)構(gòu)。
芳綸的發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為是材料界一個(gè)非常重要的歷史進(jìn)程。它與碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維、玄武巖纖維一起被列為我國重點(diǎn)發(fā)展的四大高性能纖維。
02芳綸纖維發(fā)展簡史
芳綸纖維最早開發(fā)于20世紀(jì)60年代初，由一位波蘭裔女化學(xué)家斯特凡妮婭·郭力克發(fā)現(xiàn)，用以代替尼龍。1962年美國杜邦公司率先研制出商品名為“Nomex”的間位芳綸，并于1967年開始工業(yè)化生產(chǎn)；1966年又研制出商品名為“Kevlar”的對位芳綸，并于1971年開始工業(yè)化生產(chǎn)。由于Kevlar纖維取得了巨大成功，眾多科學(xué)家們又致力于對Kevlar纖維進(jìn)行進(jìn)一步共聚改性研究，如Twaron纖維和雜環(huán)芳綸“Armos”等，其性能超越了Kevlar纖維。
2000年，日本帝人集團(tuán)接管了Twaron所有的業(yè)務(wù)，在全世界銷售四種不同品牌的芳綸產(chǎn)品，以Twaron為最強(qiáng)大品牌。2006～2009年，韓國科隆集團(tuán)和曉星集團(tuán)也踏上了芳綸產(chǎn)業(yè)的市場，相繼投產(chǎn)了對位芳綸Heracron和Akex。
國內(nèi)起步較晚，于1972年開始芳綸的研制工作，并于1981年通過了芳綸1313的鑒定，1985年通過了芳綸1414的鑒定，它們分別相當(dāng)于美國杜邦公司的Nomex和Kevlar。2003年，中藍(lán)晨光化工研究設(shè)計(jì)院有限公司又成功開發(fā)了芳綸Ⅲ（其化學(xué)結(jié)構(gòu)與Armos類似），隨后國內(nèi)也開發(fā)了該類雜環(huán)芳綸，并命名為F12。
然而由于技術(shù)和資源等多種原因，我國生產(chǎn)的芳綸1414纖維性能依然趕不上杜邦公司的Kevlar-49纖維，一些高端產(chǎn)品仍需依靠進(jìn)口。
03芳綸纖維的應(yīng)用領(lǐng)域
芳綸纖維性能優(yōu)異，是材料界重要的高科技材料，有著“全能纖維”的稱號(hào)，應(yīng)用領(lǐng)域可橫跨國防安全及軍事、航空航天、高端制造、民用工業(yè)、建筑、運(yùn)動(dòng)器材、通信、汽車、環(huán)保過濾、軌道交通等各行各業(yè)。
對位芳綸的應(yīng)用
對位芳綸具有優(yōu)異的防彈性能，在軍事防護(hù)中主要有軟制結(jié)構(gòu)和硬制結(jié)構(gòu)。芳綸織物可以制成防彈背心、防爆毯，或是與樹脂復(fù)合制成硬頭盔、裝甲防爆內(nèi)襯墊。對位芳綸還有優(yōu)良的耐切割性、耐熱性和耐磨性，在工業(yè)上也可以作為防護(hù)服裝，對位芳綸制成的手套可以防止手指在工業(yè)操作過程中的切割、摩擦、穿刺、高溫和火焰帶來的傷害。對位芳綸常用來作為復(fù)合材料增強(qiáng)體，也可以與碳纖維、玻璃纖維混編使用。
復(fù)合材料需要考慮在較低的重量下有較好的性價(jià)比。玻璃纖維因其低廉的成本成為最廣泛的增強(qiáng)纖維，碳纖維具有更高的強(qiáng)度和模量以及較低的伸長率，但是制備成本較高，芳綸纖維結(jié)合了碳纖維和玻璃纖維的優(yōu)勢，同時(shí)具有高強(qiáng)度、高模量、低密度的特征，用在增強(qiáng)材料中可大幅度提高材料的耐沖擊性。
目前，對位芳綸增強(qiáng)復(fù)合材料已在航空航天部件、汽車零部件、船舶、運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品和壓力容器等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。對位芳綸增強(qiáng)船體可大幅減輕船身重量，還能提供比玻璃纖維復(fù)合材料更高的撕裂強(qiáng)度和抗穿刺性。
碳纖維和芳綸纖維混編增強(qiáng)復(fù)合材料制備的釣魚竿兼有單向碳纖維提供的縱向剛度和芳綸提供的橫向剛度，重量輕而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、性能好。
芳綸增強(qiáng)的管材，可用于石油、天然氣管道，替代原有的鋼制管道，避免因腐蝕引起的泄漏；管道重量的降低，也簡化了運(yùn)輸安裝的過程。
間位芳綸的應(yīng)用
間位芳綸具有優(yōu)異的熱性能和熱濕舒適性，因此這類纖維的織物不僅阻燃，而且不會(huì)熔化、滴落，通常被制成工業(yè)、軍事、消防、汽車賽車等領(lǐng)域的隔熱阻燃防護(hù)服。
阻燃隔熱防護(hù)材料往往通過隔熱、反射、吸收熱能，或者材料自身發(fā)生碳化隔離熱量等方式來實(shí)現(xiàn)阻隔火焰的目的。
防火服通常是由多種材料混紡或者多層織物制成的特殊面料，以同時(shí)達(dá)到阻燃隔熱、防止體液蒸發(fā)等作用。間位芳綸盡管具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點(diǎn)，但在火焰中纖維會(huì)發(fā)生因收縮造成的織物緊密程度降低，紗線之間空隙過大，影響阻隔性能，因此可以通過與對位芳綸或其它材料紗線共紡來減少這種情況的發(fā)生。
04展望及發(fā)展趨勢
隨著科技進(jìn)步，材料創(chuàng)新成為大勢所趨。作為一類高性能材料，芳綸的優(yōu)異性能在不同的領(lǐng)域被開發(fā)應(yīng)用。我國從20世紀(jì)60年代初就開始廣泛研究芳綸生產(chǎn)技術(shù)，芳綸纖維的制備與應(yīng)用技術(shù)難題不斷被攻克，應(yīng)用越來越廣泛。
由于國外技術(shù)的限制，中國芳綸纖維的生產(chǎn)和使用起步較晚且生產(chǎn)技術(shù)相對落后，國內(nèi)產(chǎn)能不足，芳綸產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，差異化程度低，與國際先進(jìn)水平還存在較大差距。
因此，政策不斷呼吁加快芳綸纖維創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化，讓龐大的市場需求拉動(dòng)國內(nèi)產(chǎn)能提升，發(fā)展出有競爭力的芳綸產(chǎn)品。
作為一家有擔(dān)當(dāng)?shù)母咝录夹g(shù)企業(yè)，元琛科技于7月份斥資打造的“紐曼綈”功能性新材料基地項(xiàng)目正式開工。該基地是企業(yè)為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化，增強(qiáng)企業(yè)市場競爭能力，發(fā)揮公司在環(huán)保材料開發(fā)、生產(chǎn)加工等方面優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)環(huán)保新材料的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的戰(zhàn)略布局，將打造立足合肥，輻射華東六省一市的新材料循環(huán)產(chǎn)業(yè)園，通加強(qiáng)企業(yè)與科研院所的合作，打破基礎(chǔ)技術(shù)的國際障礙，突破技術(shù)壁壘和創(chuàng)新需要，盡快提高芳綸纖維生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)水平，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。
