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芳纶-21世纪重要材料之一


芳纶是指以芳香族化合物为原料经缩聚纺丝制得的高科技合成纤维,全称为芳香族聚酰胺纤维,1974年,美国贸易联合会将其命名为“Aramid fiber”,简称AF。其定义是:至少有85%的酰胺键(-CONH-)直接与两个苯环中的碳原子相连接。芳纶和碳纤维、超高相对分子质量聚乙烯纤维一起统称为世界3大高性能纤维。

芳纶具有轻质、阻燃、耐温、绝缘、抗辐射、高强度、高弹性模量等优异特性;广泛应用于军事国防、安全防护、航空航天、环保、电子电气材料等领域。

芳纶的分类


目前实现工业化生产的主要是间位芳纶(芳纶1313)和对位芳纶(芳纶1414)。间位芳纶(芳纶1313)的分子是由酰胺基团相互连接间位苯基所构成的锯齿形线型大分子。在它的晶体里氢键在2个平面上存在,如格子状排列,从而形成了氢桥的三维结构;对位芳纶(芳纶1414)的大分子结构是酰胺键连接在苯环的对位,形成一种近似刚性的直链结构,是一种主链型高分子液晶聚合物。两者化学结构相似,但性能差异较大,应用领域各有不同。

间位芳纶具有突出的耐高温、阻燃和绝缘性,主要应用于高温防护服、电绝缘和高温过滤等领域。对位芳纶则具有高强度高模量的特点,主要应用于个体防护、防弹装甲、力学橡胶制品、高强缆绳、石棉替代品等

芳纶的主要性能特点


芳纶具有轻质、阻燃、耐温、绝缘、抗辐射、高强度、高弹性模量等优异特性;广泛应用于军事国防、安全防护、航空航天、环保、电子电气材料等领域。


1、力学性能


对位芳纶最显著的特性是高强度、高模量,其强度大于25克/旦,是优质钢材的5~6倍、玻纤的3倍、高强尼龙工业丝的2倍;模量是优质钢材或玻璃纤维的2~3倍、高强尼龙工业丝的10倍;韧性是钢丝的2倍。另外芳纶纤维重量轻,其重量仅为钢丝的1/5左右。

2、耐热性能


芳纶纤维具有长久的热稳定性,芳纶1313在130℃时强度几乎无损失,可以在220℃使用十年以上,在260℃高温下100小时,机械强度仍保持原来的65%,400℃左右开始碳化而不熔融。芳纶1414的耐热性更胜芳纶1313一筹,在150℃下的收缩率为0,在560℃的高温下不分解不熔融。而锦纶和聚酯的强力和模量均随温度的升高而下降。各纤维材料的热性能指标如下表所示。

3、阻燃性能


通常空气中氧气含量为21%,而芳纶1313的极限氧指数大于28%,芳纶1414的极限氧指数在30%左右,属于难燃纤维,所以不会在空气中燃烧,也不助燃,有自熄性,不产生熔滴,遇到极高温度时,纤维会迅速膨胀碳化,形成特有的绝热层,能阻挡外部的热量传入内部,起到有效的保护作用。这种源于本身分子结构的固有特性使芳纶永久阻燃,具有“防火纤维”之美称。


4、耐化学腐蚀性能


芳纶纤维具有优良的耐化学腐蚀性能,通常只有把芳纶长时间暴露在浓度相对高的酸或碱溶液中,才会对芳纶的性能产生显著影响。并且,芳纶对霉菌或锈蚀不敏感。


5、电绝缘性


芳纶纤维电导率很低,而且由于纤维吸湿性较差,使其在高低温和高低湿度环境中均可以保持优良的电绝缘性能。用芳纶1313制备的绝缘纸耐击穿电压可达到100kV/mm。芳纶1414的电阻达到5×1014Ω/cm。由于出色的电绝缘性能,使其在电子电气领域有着很好的应用前景。

除以上介绍的性能之外,芳纶帘线还具有较好的抗老化性、耐磨性以及耐辐射性能等。作为一类高性能材料,芳纶的优异性能在不同的领域被开发应用。

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文章分类: 新闻
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