高科技纤维与应用 第29卷 广泛用于国防、航空、航天、造船、体育器材、消防服等:耐热制品如芳纶增强的橡胶传送带 汽车、建筑等工业 其他诸如雷达天线、增强混凝土构件以及高性能 3.1航空、航天和军需工业 的绳索如降落伞绳等。 芳纶可用于制作大型飞机的二次结构材料, 如机舱门、窗、机翼、整流罩体表面等,也可制4芳纶的染色 作机内天花板、舱壁等,可减轻其质量。芳纶复 合材料可制造导弹的固体火箭发动机壳、压力容 芳纶是聚苯二酰苯二胺纤维,通常可用分散 器、宇宙飞船驾驶舱、潜艇、防弹装甲车、防弹染料进行染色,但因其玻璃化温度很高,所以常用 运钞车、防弹板、防弹头盔、防弹衣等 高温高压法染色;又因其含有CONH-键,可以 3.2建筑业 用酸性染料染色;而其在碱性条件下可以电离出 在建筑工业上,可用芳纶取代石棉来增强水COO负离子,所以也可以用阳离子染料染色。 泥,也可取代金属材料提供轻结构、高强度构 件,以及对结构进行加固补强。 5芳纶的表面改性 3.3体育器材方面 可制作拳击手套、登山鞋靴、网球拍、高尔 芳纶是一种由高度取向结晶微区组成的材 夫球棒、钓鱼竿、滑雪撬等 料,具有一些缺陷和空隙,但没有无定形区。由 3.4信息技术产业 于分子链段中的庞大苯环的位阻作用,使得酰胺 可用作光缆中的张力构件即芯棒,可保护光基团较难发生反应,因而芳纶同树脂基体的粘合 纤在受到拉力不致伸长,从而不使光传输性能受性很差,必须对其进行表面改性。表面改性方法 到伤害 主要有物理改性和化学改性两种。物理改性是通 3.5汽车工业 过等离子体、电子束等方法对纤维表面作处理 可用于制作汽车和飞机的轮胎帘子线和高温改善纤维表面的物理和化学状态,进而加强纤维 高压橡胶管骨架,还可替代石棉来制造刹车片、和基体的相互作用;化学改性则是在纤维表面引 离合器、整流器等等,以降低石棉对环境及人体入活性或极性基团,通过化学键合或极性作用来 健康的伤害 提高纤维与基体的粘合强度 3.6造船工业 芳纶复合材料可制造快艇、帆船、赛艇等,6目前存在的问题 以减轻船艇质量来提高船速。 3.7其它方面的应用 芳纶作为一种新型的高性能特种纤维,在许 芳纶还可以用来制作防护服装,如宇航服、多行业有着广阔的发展前景。目前我国对芳纶生 表1世界各国生产的主要芳纶的性能比较 商品名 抗拉强度 抗拉模量 断后伸长率 /(g GPa GPa Kevlar -29 144 2.9 Kevlar-49 145 2.8 130 Kevlar-149 147 2.3 1.5 N 157 0.34 144~1.45 2.8 80~125 3.3~2.0 Technora 139 3.4 4.6 芳纶1414 1.43 2.98 103 2.7 o1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net- 38 - 高科技纤维与应用 第 卷 29 广泛用于国防、航空、航天、造船、体育器材、 汽车、建筑等工业。 3.1 航空、航天和军需工业 芳纶可用于制作大型飞机的二次结构材料， 如机舱门、窗、机翼、整流罩体表面等，也可制 作机内天花板、舱壁等，可减轻其质量。芳纶复 合材料可制造导弹的固体火箭发动机壳、压力容 器、宇宙飞船驾驶舱、潜艇、防弹装甲车、防弹 运钞车、防弹板、防弹头盔、防弹衣等。 3.2 建筑业 在建筑工业上，可用芳纶取代石棉来增强水 泥，也可取代金属材料提供轻结构、高强度构 件，以及对结构进行加固补强。 3.3 体育器材方面 可制作拳击手套、登山鞋靴、网球拍、高尔 夫球棒、钓鱼竿、滑雪撬等。 3.4 信息技术产业 可用作光缆中的张力构件即芯棒，可保护光 纤在受到拉力不致伸长，从而不使光传输性能受 到伤害。 3.5 汽车工业 可用于制作汽车和飞机的轮胎帘子线和高温 高压橡胶管骨架，还可替代石棉来制造刹车片、 离合器、整流器等等，以降低石棉对环境及人体 健康的伤害。 3.6 造船工业 芳纶复合材料可制造快艇、帆船、赛艇等， 以减轻船艇质量来提高船速。 3.7 其它方面的应用 芳纶还可以用来制作防护服装，如宇航服、 消防服等；耐热制品如芳纶增强的橡胶传送带； 其他诸如雷达天线、增强混凝土构件以及高性能 的绳索如降落伞绳等。 4 芳纶的染色 芳纶是聚苯二酰苯二胺纤维，通常可用分散 染料进行染色，但因其玻璃化温度很高，所以常用 高温高压法染色；又因其含有 -CONH- 键，可以 用酸性染料染色；而其在碱性条件下可以电离出 -COO 负离子，所以也可以用阳离子染料染色。 5 芳纶的表面改性 芳纶是一种由高度取向结晶微区组成的材 料，具有一些缺陷和空隙，但没有无定形区。由 于分子链段中的庞大苯环的位阻作用，使得酰胺 基团较难发生反应，因而芳纶同树脂基体的粘合 性很差，必须对其进行表面改性。表面改性方法 主要有物理改性和化学改性两种。物理改性是通 过等离子体、电子束等方法对纤维表面作处理， 改善纤维表面的物理和化学状态，进而加强纤维 和基体的相互作用；化学改性则是在纤维表面引 入活性或极性基团，通过化学键合或极性作用来 提高纤维与基体的粘合强度。 6 目前存在的问题 芳纶作为一种新型的高性能特种纤维，在许 多行业有着广阔的发展前景。目前我国对芳纶生 表 1 世界各国生产的主要芳纶的性能比较 商品名 密 度 / (g·cm ) 抗拉强度 / GPa 抗拉模量 / GPa 断后伸长率 / % Kevlar-29 1.44 2.9 72 3.6 Kevlar-49 1.45 2.8 130 2.4 Kevlar-149 1.47 2.3 144 1.5 Nomex 1.57 0.34 6.0 31 Twaron 1.44～1.45 2.8 80～125 3.3～2.0 Technora 1.39 3.4 72 4.6 芳纶 1414 1.43 2.98 103 2.7 -3