第6期 高田忠彦:对位型芳纶的性能和应用 高强度、高弹性模量对轻量化、高性能化纤维和钢纤维之类的FRP;替代金属、钢筋之 及其有利。替代轻金属材料的开发,据说,从类的使用。当然,由于对位型芳纶的出现,也 保护地球环境和节约资源、节能来说,也是有有它新开发的用途。 希望的 5.2.1航空、宇宙领域 对位型芳纶的开发应用例子如表2所示( 该领域要求最轻量性。虽然玻璃纤维补强 略)在这些用途当中,同时也是高强力聚乙烯材料还在使用,但是同碳纤维与对位型芳纶共 纤维、聚芳酯纤维等其它高性能纤维应用的目同补强FRP作为先进FRP(ACM)使用的很 标,不只是对位型芳纶所特有。可是,对位型多。例如,波音767和波音777飞机的零件。 芳纶具有市场销售早的历史背景,再者说,同5.2.2运输(汽车、自行车)领域 其它高性能纤维相比,性能平稳,也是被人们 汽车领域从成本来说,虽然对位型芳纶一 所理解的,最应进行应用开发 般用的很少,但是从节约燃料费用方面,因适 认为对位型芳纶是先开发的,紧接者才是应轻量化的要求,作为橡胶补强FRP(轮胎 其它髙性能纤维追赶上来是现时情况。在应用传动带、软管)的补强纤维,对位型芳纶用量 开发方面,通常是按性能与成本的平衡的思路增加起来。特别是以对位型芳纶和钢纤维复合 进行,但是,泡沫经济崩溃后的状况是重视成的高级轮胎为中心的产品预计增长。最近,住 本。包括高性能纤维全部在内,相互之间也必友橡胶公司把对位型芳纶用作传动带材料以及 然有竞争追逐之风。将来设想,根据高性能纤车轮圆缘材料开发了轮胎。由于减轻质量 维的各自特征,在应用上进行分工。 30%,不仅燃料费用节省,而且轮胎的性能也 应用开发大致分为两方面。一是纤维单独提高了。开发出对位型芳纶/水添NBR制的同步 使用,另一个是作为FRP使用,即,作为橡传动带,替代了玻璃纤维为主的OHC用同步传 胶、树脂、混凝土等基体的补强材料开展应 动带,已被搭载于卜彐夕的最高级轿车“七儿 用 寺”上,据说比玻璃纤维制的耐久性、耐水 性优异。还向CVT(无级变速器用)传动带进 51纤维单独应用 行展开 对位型芳纶以单独形式有很多用途。还与 作为自行车轮胎用的车轮圆缘材料,对位 高强力聚乙烯纤维和聚芳酯纤维之类竞争的是型芳纶树脂的曲线型FRP很适合,在可折叠式 绳索、网材、渔网等海洋、水产领域。担心耐 山地自行车上使用 侯性的对位型芳纶,很多用喷涂聚乙烯树脂和 对位型芳纶替代石棉作为刹车片用摩擦材 聚脂纤维等被覆使用。 料组分也在研究着 防弹背心、防刃材料、耐切割手套等防护 体育领域 材料,虽然很多也使用对位型芳纶,但据说使 高尔夫球手柄、滑雪板、网球拍框等应用 用高强度聚乙烯纤维也在增加。对位型芳纶与芳纶。 高强度聚乙烯纤维复合的防弹背心也在出售。 在该领域中,与碳纤维混杂使用的产品很 52与FRP相关的应用 多。碳纤维的高刚性和对位型芳纶优异的振动 作为橡胶、树脂、混凝土的补强材料,高衰减性使其复合,是互补纤维欠缺的方法。对 性能纤维发挥得最为有利。对位型芳纶与碳纤位型芳纶的压缩性能薄弱,可在拉伸应力方面 维同为最先行的材料。补强材料的形态,涉及使用上找办法 到短纤维、软线、网类、织物、3向织物等很广5.2.4建筑、土木领域 的范围。对位型芳纶的适用目标是:替代玻璃 短纤维补强混凝土(FRC),不必担心会 C1994-2012ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net第6期 高田 忠彦 : 对位型 芳纶 的性 能和应 用 一 43 一 高强 度 、 高弹 性模量 对 轻量化 、 高性 能化 及 其有 利 。 替代轻金 属 材料 的 开发 , 据 说 , 从 保护 地球环 境和节 约 资源 、 节 能来说 , 也 是有 希望 的 。 对 位 型 芳纶 的 开 发 应 用 例 子 如 表 2所示 ( 略 ) 在 这 些 用途 当 中 , 同时 也是 高强 力聚 乙 烯 纤维 、 聚 芳酷 纤维等其它 高性能纤维应 用 的 目 标 , 不 只 是 对位 型芳 纶 所特 有 。 可 是 , 对 位 型 芳 纶具 有 市 场销售 早 的历 史背景 , 再 者说 , 同 其它高性能 纤维相 比 , 性能平稳 , 也 是被人 们 所理解 的 , 最应进 行应用 开发 。 认 为对 位型 芳纶是 先 开 发的 , 紧接者 才是 其它 高性能 纤维 追赶 上 来是现 时情况 。 在 应 用 开发方 面 , 通常是 按 性能 与成本的平衡 的思 路 进行 , 但 是 , 泡 沫 经 济崩溃后 的状 况是 重 视 成 本 。 包 括 高性能 纤维全 部在 内 , 相 互之 间 也 必 然有竞争追 逐之 风 。 将来设想 , 根据 高性能纤 维的各 自特征 , 在应用 上进 行分工 。 应 用 开 发大致分为两 方 面 。 一是纤维单独 使 用 , 另一 个 是 作 为F R P 使 用 , 即 , 作 为橡 胶 、 树脂 、 混 凝 土 等 基体 的补 强 材料 开 展 应 用 。 5 . 1 纤维单独应用 对 ‘ 位 型 芳纶 以单 独 形 式有 很 多用途 。 还 与 高强 力聚 乙 烯纤维和 聚芳醋纤维之 类竞争 的是 绳 索 、 网材 、 渔 网等海洋 、 水 产 领 域 。 担 心 耐 侯 性 的对 位 型 芳纶 , 很 多用 喷涂 聚 乙 烯 树脂 和 聚脂纤维等 被覆 使用 。 防弹背 心 、 防刃 材料 、 耐 切 割手 套 等防 护 材料 , 虽然很 多也 使用对 位型 芳纶 , 但 据 说使 用 高强度聚 乙烯纤 维 也在增加 。 对 位型 芳纶 与 高强度聚 乙烯纤维复合的防弹背心 也在出售 。 5 . 2 与F RP 相 关的应用 作为橡胶 、 树脂 、 混凝 土 的补强 材料 , 高 性能 纤维发挥得最 为有利 。 对位型 芳纶 与碳纤 维同为最先 行 的材料 。 补强 材料 的形 态 , 涉 及 到短 纤维 、 软线 、 网类 、 织 物 、 3 向织物等很 广 的范 围 。 对 位型 芳纶 的适用 目标是 : 替代玻璃 纤维和 钢 纤维之类 的F R P ; 替代金 属 、 钢 筋之 类 的使用 。 当然 , 由于对位 型芳纶 的出现 , 也 有它新开发的用途 。 5 . 2 . 1 航空 、 宇 宙领域 该 领域要求最 轻量 性 。 虽 然玻璃纤维补强 材料 还 在使 用 , 但 是 同碳纤维 与对 位 型 芳纶 共 同 补 强 F RP 作 为 先 进 F R P ( A C M ) 使用 的 很 多 。 例如 , 波音 一 7 6 7 和 波音 一 7 7 7 飞机 的零件 。 5 . 2 . 2 运输 (汽车 、 自行车 ) 领域 汽车领 域从 成 本来说 , 虽 然对 位型 芳纶 一 般用的很少 , 但是从节约燃 料费用方面 , 因适 应 轻量 化的要求 , 作 为橡胶补强 F R P (轮胎 、 传 动 带 、 软 管 ) 的补强 纤维 , 对 位型 芳 纶用 量 增加起来 。 特别是 以对位型 芳纶 和 钢纤维复合 的 高级 轮 胎为中心 的产品预 计增长 。 最近 , 住 友橡胶公 司 把对 位型 芳 纶用 作传动带材料 以及 车 轮 圆 缘 材 料 开 发 了 轮 胎 。 由 于 减 轻 质 量 3 0% , 不 仅燃料费用 节 省 , 而 且轮 胎 的性能 也 提 高了 。 开 发出对 位型 芳纶/水添N B R 制 的同步 传动 带 , 替代 了玻璃纤维为主 的O H C 用同 步传 动带 , 已被搭载于 卜 日 夕 的最 高级 轿车 “ 七 少卜 夕 午 ” 上 , 据 说 比玻璃纤维制的耐久性 、 耐水 性优异 。 还 向C V T (无 级 变速 器用 ) 传动 带进 行展 开 。 作为 自行 车轮胎用 的车轮 圆缘 材料 , 对 位 型 芳纶/树脂的曲线型F R P 很适 合 , 在可折叠式 山地 自行 车上使用 。 对 位 型 芳纶替代 石 棉作为 刹 车片 用摩 擦材 料组 分也在研究着 。 5 . 2 . 3 体育领域 高尔夫球手柄 、 滑雪板 、 网球拍框等应 用 芳纶 。 在 该领域中 , 与碳纤维混 杂使用 的产品 很 多 。 碳纤维 的高刚性和对 位型芳纶优异 的振动 衰减 性使其复合 , 是 互 补纤维欠缺 的方 法 。 对 位型 芳纶 的 压 缩性能 薄弱 , 可在 拉 伸应 力方 面 使用 上找 办法 。 5 . 2 . 4 建筑 、 土木领域 短 纤维补强 混凝 土 (F R C ) , 不 必 担 心 会