先進高分子材料——芳綸纖維

先進高分子材料——芳綸纖維

先進高分子材料

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先進高分子材料是指具有相對獨特的物理化學性能、適宜在特殊領域或特定環境下使用的、節能環保的、新一代新能源、生物科技、信息技術、高端裝備製造等戰略性新興產業發展急需的、國計民生需要而且市場較為短缺的各類新型高分子合成材料，或傳統高分子材料中的特殊品種。按照材料的結構或者性能特點，將先進材料分為四個子領域：特種合成橡膠，高端工程塑料、特種合成纖維和其他功能性高分子材料。

特種合成纖維按照性能主要劃分為五大類：1、耐強腐蝕性纖維，指以聚四氟乙烯纖維為代表的含氟類纖維；2、耐高溫纖維，指長期使用溫度在180℃以上的纖維，代表品種有聚間苯二甲酰間苯二胺纖維（間位芳綸），其在260℃加熱1000h的強度保持率為65%，是有機耐高溫纖維的標準品，另一類是熱塑性的聚苯硫醚纖維，耐熱性及耐強腐蝕性優於前者；3、抗燃纖維，指化學結構為稠環類、三向交聯或金屬螯合等不燃纖維，代表品種有密胺纖維、酚醛纖維；4、高強高模纖維，一般指強度在18cN/dtex以上、模量至少為400cN/dtex的纖維，大都兼有耐熱性能，其代表品種有聚對苯二甲酰對苯二胺纖維（對位芳綸）、超高分子量聚乙烯纖維、碳纖維；5、功能纖維，指有特殊功能的纖維，其代表品種有中空纖維分離膜、活性碳纖維、塑料光導纖維、生物降解纖維和納米纖維。[1]

先進高分子材料

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這裏主要介紹芳綸纖維，主要有聚間苯二甲酰間苯二胺纖維（間位芳綸）、聚對苯二甲酰對苯二胺纖維（對位芳綸）兩種性能良好的纖維。

芳綸1313（間位芳綸）最早由美國杜邦公司研製成功,並於1967年實現了工業化生產。芳綸1313最突出的特點就是耐高溫性能好,可在220 ℃高溫下長期使用而不老化,其電氣性能與機械性能的有效性可保持10年之久,而且尺寸穩定性極佳,在250 ℃左右的熱收縮率僅為1%,短時間暴露於300℃高溫中也不會收縮、脆化、軟化或者融熔,隻在370 ℃以上的強溫下才開始分解, 400 ℃左右開始碳化。如此高的熱穩定性在目前有機耐溫纖維中是絕無僅有的。

本色芳綸1313纖維因為分子聚合度高、強度高的特殊性,造成其具有染色性能不佳,染色後色牢度較差等特點,在一定程度上限製了芳綸1313纖維在高性能防護服裝的應用。麵對此問題,超美斯新材料股份有限公司在本色芳綸1313的纖維基礎上,攻克難關,自主研發了原液著色芳綸1313纖維技術。原液著色芳綸1313纖維不僅保持了本色芳綸1313纖維的性能,而且顏色鮮豔、靚麗,色係豐富,進一步拓展了芳綸1313纖維在阻燃防護領域的應用。目前超美斯芳綸纖維已被廣泛應用於多個行業領域之中。[2]

芳綸1414（對位芳綸）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。由於其分子鏈沿長度方向高度取向,並且具有極強的鏈間結合力,從而賦予纖維空前的高強度、高模量和耐高溫特性。芳綸1414的發現被認為是材料界發展的一個的重要裏程碑。芳綸1414有極高的強度,是優質鋼材的5-6倍,模量是鋼材或玻璃纖維的2-3倍,韌性是鋼材的2倍,而重量僅為鋼材的1/5。芳綸1414的連續使用溫度範圍極寬,在-196-204 ℃範圍內可長期正常運行。在150 ℃下的收縮率為0,在560 ℃的高溫下不分解不熔化,耐熱性更勝芳1313一籌,且具有良好的絕緣性和抗腐蝕性,生命周期很長,因而贏得“合成鋼絲”的美譽。芳綸1414首先被應用於國防軍工等尖端領域。為適應現代戰爭及反恐的需要,美、俄、英、德、法、以色列、意大利等許多國家軍警的防彈衣、防彈頭盔、防刺防割服、排爆服、高強度降落傘、防彈車體、裝甲板等均大量采用了芳綸1414,除了軍事領域外,芳綸1414已作為一種高技術含量的纖維材料被廣泛應用於航天航空、機電、建築、汽車、海洋水產、體育用品等國民經濟各個方麵。

先進高分子材料

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芳綸纖維以其優異的性能，在國防、航空航天、建築、交通等領域應用廣泛，隨著新能源汽車、5G通信等國家戰略性新興領域的發展，芳綸纖維也將迎來巨大的發展契機。國內外采用的芳綸纖維的聚合生產工藝有低溫聚合、乳液聚合、界麵聚合等，但由於受工業化、連續化生產的影響，目前普遍采用的工藝多以低溫聚合為主。近年來，隨著微通道反應器在工業生產中的應用越來越廣，微通道反應器也逐漸開始在芳綸生產中得到應用和推廣。可以預見未來芳綸纖維的生產將更加趨於環保、節能、安全、高效