【行业动态】论芳纶纤维的应用与发展趋势

芳香族聚酰胺纤维,简称“芳纶纤维”，是一种新型高科技合成纤维，由于中国的起步较晚，美国，日本，欧洲等国家的芳纶纤维的生产和研究处于领先地位，今天，芳纶纤维的大部分使用仍依赖进口。但是，由于中国对芳纶纤维的关注和投资，相信在不久的将来，中国将在芳纶纤维市场中占有一席之地，例如烟台泰和新材料有限公司实现了芳纶纤维的商业化生产，处于全国前列。在中国的芳纶纤维工业化中，其年产量逐年增加。

芳纶纤维的性能特点

芳纶纤维的主链由芳香环和酰胺键构成，芳环结构刚性高，聚合物链呈伸展状态形成棒状结构；同时线性结构的分子链式使得芳纶纤维空间利用率高，故单位体积可容纳的聚合物多因此强度较高。另外，大分子链的构象近似直线型，横截面积小，高分子链的角变形与键内旋转受到的阻力大，相对分子质量大。

由于对位芳纶纤维（PPTA）和间位芳纶纤维（PMIA）在微观结构上存在对位和间位的差别，因此物理性能也有所不同。对位芳纶由对苯二甲酰氯和对苯二胺经缩聚得到，分子链段较规整，高取向度，分子之间通过氢键结合，形成氢键共平面后沿同一方向堆砌形成纤维。故具有非常强的刚性，象棒状分子，耐高温性能好，强度高、高模量体温。利用对位芳纶纤维的高度取向、表面易原纤化的特质，可以制造成芳纶浆粕，提高混合物的吸附力，或作为增强纤维用于增强摩擦及密封产品中。

芳纶纤维的应用

芳纶纤维性能优异，是材料界重要的高科技材料，有着“全能纤维”的称号，芳纶纤维及其制品得到广泛应用，主要得力于其高强度、高模量、耐高温等特性。

芳纶纤维复合材料最初用于火箭发动机壳体、航空气瓶、航空结构件及军用产品，随着芳纶纤维生产技术的成熟化，成本的降低，其应用逐渐从航空航天、军用领域扩展到民用领域。

航空航天军事方面的应用

航空航天领域

芳纶纤维强度高、并具有一定的耐腐蚀性，可用于火箭发动机壳体及飞机、航天器的机身、主翼、尾翼等结构件的制造。随着航天材料要求越来越苛刻，芳纶纤维逐渐由承受冲击力的结构部件发展到二次结构材料，如机舱门窗、整流罩体表面以及机内天花板、隔板、舱壁、行李架、座椅等。其实芳纶纤维在飞机上的广泛应用还与芳纶纤维质量轻的特点密不可分，有资料记载，用芳纶纤维复合材料后飞机重量可减轻30%左右。

民用领域

传送带、输送带上的应用

小型化、轻量化和高效化是现代机械传动的发展方向,随着带传动的应用越来越广泛，对带传动的要求也越来越高，如汽车行业对传动带提出了24万km或30万km甚至与汽车同寿命的苛刻要求，进而推动了汽车传动带的技术进步，传统的路丁橡胶已越来越不能满足当前传送带对耐热性的要求。

建筑领域

芳纶纤维复合材料在建筑领域主要是充当增强材料使用，用芳纶纤维增强水泥，可获得轻质高强的结构件，有效防止水泥制品开裂；同时芳纶纤维韧性好，可加工成布、索、编织成钢筋状，作为水泥增强骨架材料，质量轻强度高，耐腐蚀、抗剪切。国外研究开发用芳纶纤维增强胶粘层压木梁的技术，采用低级木材取代高级贵重木材而极大地降低成本，性能不比钢筋水泥构件差且降低了成本。此项技术在欧美国家如美国、德国、日本、澳大利亚等国研究开发较多，应用前景广阔。

交通领域

芳纶纤维在交通领域主要用于制造汽车或飞机的轮胎，由芳纶纤维制造的轮胎质轻胎薄、滚动阻力小故耐磨性好；且轮胎承载力高，耐切割及刺穿；轮胎工作时重心移动小，转向性能好，汽车乘坐舒适；散热好，不易变形，轮胎使用寿命长，可满足现代超音速飞机对轮胎的使用要求。

高温过滤材料

间位芳纶纤维热稳定性好，高温下难老化，可在220℃工况下长期使用，耐磨、耐碱性良好耐酸性稍逊。用间位芳纶制成的各种滤材已广泛用于化工厂、电厂、水泥厂、石灰厂、炼焦厂、以及电弧炉、油锅炉、焚化炉等高温烟道和热空气过滤，抵抗有害烟雾的化学腐蚀，不仅有效除尘还可回收贵重金属。

电子电气领域

芳纶纤维强度高，可用于光纤加工，当光纤受拉力时不会因伸长变形而影响光的传输；若将芳纶纤维与碳纤维复合加工，可用于制作高电压装置中降低电场的材料；利用芳纶短切纤维优异的耐磨和非磨耗表面特性，可用于制作电子电器设备上用的制动器(闸)、离合器、断路器等。还可与天然云母片结合用作耐热性电机的绝缘材料。

其他应用

芳纶纤维材料还可用于体育器材的制造，如高尔夫球棒、网球拍、滑雪橇、雪车、标枪等。运动条件苛刻的登山鞋靴、拳击手套、赛车头盔等也可用芳纶纤维来制造。

利用芳纶纤维复合材料质量轻可用于造船，减轻船体自重，节约燃料，从而增加航程。并且芳纶纤维复合材料吸收振动及承受连续冲击能力强，船航行稳，提高乘船的舒适度。此外芳纶纤维还可用于制造海轮用和石油深井用缆绳等。

展望及发展趋势

由于国外技术的限制，中国芳纶纤维的生产和使用起步较晚，自2004年芳纶纤维工业化以来，中国芳纶纤维的发展迅速变化。2011年芳纶纤维的生产批次是国产芳纶纤维的风向标。

为了填补芳纶纤维的国内消费缺口并减少进口量，有必要加大研究和研发力度，并结合企业和大学，以减少芳纶编织的困难和加工效率低下，以及对航空航天工业和材料的严格要求。在其他应用领域，高性能芳纶纤维的发展是未来的重要方向。为了改善芳族聚酰胺纤维的表面与基材之间的粘合性，并改善芳族聚酰胺膜与基材界面之间的粘合条件。

芳纶纤维的发展是中国高科技产业发展的关键，也是支撑航天和军事发展的物质基础。但是，与发达国家相比，中国芳纶纤维的研发严重滞后，许多生产设备，原材料和产品都依赖进口。因此，我们必须不断努力，打破基础技术的国际障碍，独立突破技术壁垒和创新，实现芳纶纤维的本土化，走向世界。

文章来源：复材网

原标题：《【行业动态】论芳纶纤维的应用与发展趋势》