高性能纤维的性能及其应用

2024年1月10日发(作者：2022款日产奇骏优缺点)

应用技术２　Ｆｉｂ维技术　ｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗｗｗ｛ｅｘｌｅａｄｅｒ　ＣＯＭ　ｃｎ　用于对强度、刚性、轻质和抗疲劳等要求较高的领域。　的对位芳纶产业化项目成功投产，标志着我国对位芳纶的国　产化又迈出了跨越性的一步。　对位芳纶具有很高的强度和模量，且密度小，耐高温、　耐摩擦、抗冲击性及电绝缘性优异，被誉为“防弹纤维”。该　纤维耐化学药品性良好，但耐强酸、强碱性相对较差，对紫　外线较敏感。对位芳纶可作纤维单独使用，也可作为橡胶、　２芳香族聚酰胺纤维　２．１　问位芳香族聚酰胺（ＰＭＩＡ）纤维　间位芳香族聚酰胺纤维属高强耐热型合成纤维，其特　点是在常态含氧量的条件下既不会熔融，也不会燃烧，在　我国被称为间位芳纶或芳纶１３１３。目前市场上的主要产品包　括美国ＤｕＰｏｎｔ（杜邦）公司生产的Ｎｏｍｅｘ　、日本帝人公司的　Ｃｏｎｅｘ。。树脂、混凝土等补强材料用于航空航天、国防、汽车工业以　及体育器材等多个领域，其产品包括防弹头盔、弹道抗热保　Ｎｏｍｅｘ　陛能优良，主要表现为阻燃性优、高绝缘　性、高韧度、温度稳定性好、化学共容性优、抗低温性、回潮　迟钝性、抗辐射等。　间位芳纶的特点之一是在极高温下会碳化变厚，因此可　用作高温下的防护屏障，减少对人体皮肤的伤害。可用于太　护、阻燃服、防切割手套、热空气过滤网、航海服、船体保护　材料、混凝土增强材料、汽车刹车缓冲器、涡轮管、轮胎橡　胶制品增强材料等。　２．３聚砜酰胺（ＰＳＡ）纤维　聚砜酰胺纤维（在我国称为芳砜纶）是我国自行研发，　具有自主知识产权的芳香族聚酰胺类耐高温纤维，具有耐　热性、热稳定性、高温尺寸稳定性、阻燃性优良等特性，此　外还具有良好的电绝缘性、自润滑性、抗冲击性和回弹性，　在防护制品、高温过滤材料、电机绝缘材料、摩擦密封材料　等领域具有广泛的应用前景。　空航行、军用防弹织物（类似石棉材料），还可用于军事领航　员、装甲车指战员、赛车驾驶员以及危险工种如电弧焊工等　的防护服装，以及风能发电、防生化外衣、热气体过滤等。　其纤维板材可用作民用飞机的阻力板、整流罩等。　我国间位芳纶的研制工作始于２０世纪６０年代，但由于　种种原因，所有的研究成果都未能达到工业化生产的技术　水平。直到本世纪初，才由广东新会地区利用国内技术和　资源建成我国第一条工业生产线。近年来该行业发展较迅　３器强嬲模粱乙峰㈡Ｈ　｛　舞　ＵＨＭＷＰＥ纤维是２０世纪７０年代由英国利兹大学的　Ｃａｐａｃｃｉｏ和ｗａｒｄ首先研制成功的。此后荷兰ＤＳＭ（帝斯　猛，其中的佼佼者包括烟台氨纶股份有限公司（产品名为　纽士达。）、圣欧（苏州）防护材料有限公司（产品名为超美　斯　）和广东彩艳股份有限公司（产品名为彩芳斯　），三者　的年产能都在千吨级以上。　曼）公司利用十氢萘做溶剂发明了凝胶纺丝法，制备出　ＵＨＭｗＰＥ纤维，并于１９７９年申请了专利。１９９０开始，ＤＳＭ　公司在荷兰生产商品名为“Ｄｙｎｅｅｍａ　’的高性能聚乙烯　（ＨＰＰＥ）。１９８５年，美国Ａｌｌｉｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ（现为Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ，即　霍尼韦尔）公司购买了ＤＳＭ公司的专利权，并加以技术改　进，将ＤＳＭ公司的十氢萘溶剂改为矿物油溶剂，开发出商　品名为“Ｓｐｅｃｔｒａ　’的ＨＰＰＥ，其强度和模量均超过了ＤｕＰｏｎｔ　公司的对位芳纶Ｋｅｖｌａｒ　。其后，日本东洋纺公司与ＤＳＭ公司　２．２对位芳香族聚酰胺（ＰＰＴＡ）纤维　在整个芳纶生产领域，对位芳香族聚酰胺纤维（在我　国被称为对位芳纶或芳纶１４１４）发展最快，目前产能主要集　中在日本和美国。目前市场上最活跃的两种产品分别为杜邦　公司的Ｋｅｖｌａｒ　和帝人公司的Ｔｗａｒｏｎ　。　目前，Ｋｅｖｌａｒ　已形成Ｋｅｖｌａｒ　～４９、Ｋｅｖｌａｒ。一２９等ｌＯ　多个牌号，每个牌号又有数十种规格的产品。另外，杜邦公　司近期发布的新型对位芳纶Ｋｅｖｌａｒ　ＸＰ据称在制成防弹服　后能减重１０％，并能减轻弹头１５％的冲击。　Ｒ２ｏｏｏ年从荷￣Ａｋｚｏ　Ｎｏｂｅｌ（阿克苏?诺贝尔）公司　合作生产Ｄｙｎｅｅｍａ　纤维。从２０世＿￣Ｅ８ｏ年代开始，日本三井　石化公司以石蜡为溶剂，采用凝胶挤压超拉伸技术研制和　生产商品名为“Ｔｅｋｍｉｌｏｎ　’的ＵＨＭＷＰＥ纤维，其纺丝浓度　高达２０％～４０％，但残余石蜡不易除净，纤维蠕变相对较　大，近年来有所改进。目前世界上生产高强聚乙烯纤维的企　业主要有荷兰ＤＳＭ公司、美国Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ公司和日本东洋纺　公司。　全盘购）￣Ｔｗａｒｏｎ　后，帝人公司在这一领域的竞争力大为加　强，其后共对Ｔｗａｒｏｎ　进行了４次大规模扩产。同时，该公司　还进行各种聚合物改性、缩短制造工艺和降低能耗的试验，　ＵＨＭＷＰＥ纤维不仅在防弹服领域需求旺盛，在防弹　头盔、防切割手套、船舶系留绳、渔网、隧道和桥梁加固等　方面的需求也在快速增长。　ＤｓＭ公司的Ｄｙｎｅｅｍａ　纤维主要用于制作防弹材料，　其中，采用气流喷射纺丝法制备Ｔｗａｒｏｎ　浆粕的新产品，已　于２００９年５月投入中试，预计２０１１年实现产业化。　２０１１年５月底，我国烟台氨纶股份有限公司年产１　０００　ｔ　纺织导报Ｃｈｉｎａ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｌｅａｄｅｒ．２０１　１　Ｎｏ．７　

应用技术Ｉ　纤维技术　Ｆｉｂｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗｗｗ　ｔｅｘｌｅａｄｅｒ　ｃｏｒｎ　ｃｎ　其强度比钢材高ｌ５倍。近年来，ＤＳＭ公司不断加大市场开　发和新产品研发力度，分别给美国Ｐｒｏｔｅｃｈ　Ａｒｍｏｒｅｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔ　和韩国Ｓａｍｙａｎｇ　ｃｏｍｔｅｃｈ公司提供超强Ｄｙｎｅｅｍａ　ＨＢ２６单　向无纬布制作防弹头盔，重量比对位芳纶制品轻１５％～　２０％，分别用于美国Ｄｅｎｖｅｒ警署和韩国军队；并与Ｋｉｍｂｅｒｌｙ　Ｃｌａｒｋ　Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ公司合作提供防护手套的许可证，开始生　产耐磨的防切割手套；同时，在北卡罗来纳州的Ｇｒｅｅｎｖｉｌｌｅ　工厂设置了第一条Ｄｙｎｅｅｍａ　Ｐｕｒｉｔｙ　纤维生产线，用于生产　强度与之前产品相当但较细的Ｄｙｎｅｅｍａ　Ｐｕｒｉｔｙ　ＴＧ以及提　燃粘胶纤维与其混纺，Ｚｙｌｏｎ　的混纺比率为５％～４０％，随　着混纺比率的上升，混纺纱线的强度也随之增强。另外在针　刺毡产品方面也有很大的发展。　５含氟纤维　含氟纤维又称碳氟纤维（Ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ　Ｆｉｂｅｒ）或全　碳氟纤维（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｓ），其代表商品是聚四氟乙烯　（ＰＴＦＥ）纤维，这是一种高度对称，且不带有极性、不含有　任何支链的线型高分子化合物。ＰＴＦＥ不溶于常用的无机或　有机溶剂，故无法进行溶液纺丝，改用载体纺丝法，或称悬　液纺丝法制造。　高了植入强度和寿命的Ｄｙｎｅｅｍａ　Ｐｕｒｉｔｙ　ＵＧ等制品。目前，　该生产线已经通过了关于医疗器械设计、开发、制造、销售　等质量管理规格的ＩＳＯ　１　３４８５认证。　日本东洋纺公司与ＤＳＭ公司合作，在日本批量生产　Ｄｙｎｅｅｍａ　纤维产品直接供应日本市场。在出口上，由于与　ＤＳＭ签有合同不得以纤维形式出口国外，因此东洋纺生　产的Ｄｙｎｅｅｍａ　纤维都以加工纱、机织和针织物、工作手　含氟纤维在化学上属惰性，能耐高温和极恶劣的环　境，且摩擦系数低（０．０１～０．０５），故用途广泛，可用作轴承　材料，也可用作粘性材料的除粘剂。含氟纤维有非常优异的　化学稳定性，能耐氢氟酸、王水、发烟硫酸、浓碱、过氧化　氢等强腐蚀性试剂，因此它是一种对于尖端科学技术、国防　工业的发展有着重要意义的材料。另外，该材料还可在医学　套、渔线等形式出口。目前，东洋纺公司正继续致力于提高　Ｄｙｎｅｅｍａ　的强度，将其作为应用开发的一部分，并计划向　市场推出具有更高强度的高强高模聚乙烯纤维产品。此外，　该公司还准备在现有的绳缆、钓鱼线、网线、安全帽等等用　途方面继续扩大ＵＨＭＷＰＥ纤维的销售，同时不断开发日本　国内新市场，包括土木工程和建筑材料、大型油轮的抛锚缆　绳等。　上用于人造血管、人造气管、修补内脏以及非吸收性组织的　缝合线等。含氟纤维的衍生品具有高度氟化的分子结构，几　乎具有含氟纤维的所有性能，但却更为经济实惠，但有些衍　生品却同含氟纤维有着明显不同的特性。　６蜜胺（三聚氰胺一甲醛）纤维　蜜胺纤维是目前最具代表性的有机阻燃纤维，其代表　产品为德国ＢＡＳＦ（巴斯夫）公司干１９９４年开发的Ｂａｓｏｆｉｌ　。　与其它抗燃纤维￣ＩＰＡＮ预氧化纤维（黑色）、酚醛树脂纤维　（金黄色）不同的是，该纤维呈白色，可进行印染等后处理，　同时强度较高，约为２～４　ｃＮ／ｄｔｅｘ，ＬＯＩ值为３２％，长期使　用温度为２００℃，不熔滴。Ｂａｓｏｆｉｌ　纤维的制备工艺可概括　此外，东洋纺公司还在纺丝工艺上不断创新，先后开　发了千法纺丝新工艺和熔纺技术，其中自行开发的熔法高　强聚乙烯纤维“Ｔｓｕｎｏｏｇａ　’虽然强度只有１４．０　ｃＮ／ｄｔｅｘ，但　耐切割性（耐切割指数达８．２）可与Ｄｙｎｅｅｍａ　媲美并优于　Ｋｅｖｌａｒ　，可进行自由着色，对水、光和各种药品的耐久性优　为将缩聚好的蜜胺中间缩合物（含水１　８％）进行干纺及后处　理，然后卷取，卷取速度为２００　ｍ／ｍｉｎ。　Ｂａｓｏｆｉｌ　纤维主要用于军服和消防服、防护手套等，被　良，且生产成本更低，专用作防切割和防剪切手套，目前已　建成２００　ｔ／ａ的生产线，以满足水管、安全手套等对强度要求　不高的领域的需要，从而实现超级纤维业务的稳步发展。　誉为最理想的消防服材料。２００３年，巴斯夫公司的Ｂａｓｏｆｉｌ　纤维业务被美国家用纺织品制造商Ｍｃｋｉｎｎｏｎ　Ｌａｎｄ　Ｍｏｒａｎ　４　ＰＢＯ纤维　ＰＢＯ纤维是新进入高性能纤维市场的一个品种，是在　对位芳香族聚酰胺纤维的基础上开发而成。１９９８年由日本　公司收购，并继续在美国北卡罗来那州的巴斯夫工厂　生产，　运用该公司的抗燃纱阻燃技术织成的Ａｌｅｓｓａｎｄｒａ织物，其中　的Ｂａｓｏｆｉｌ　成分用于提供防火屏障。目前，我国尚未对该类　纤维进行研制。　Ｂａｓｏｆｉｌ　纤维有不同的细度和长度，一般采用强度较高　东洋纺公司开发的Ｚｙｌｏｎ　是该类纤维的代表产品。该产品　具有很高的强度，热稳定性和阻燃性能优良，极限氧指数　达６８％，即使在高达６００℃的高温下也不会分解，且仍保持　其柔软性，因此其毡制品常用干防护手套、消防服、航海服　等，其织物可用于防弹背心，此外还可用于高强绳索、航天　用品等中。但由于Ｚｙｌｏｎ　纤维不可染色，故常用可染色的阻　的纤维混纺，以便取长补短，混纺产品常用于包缠纺纱和针　刺织物。近年来在同Ｋｅｖｌａｒ　混纺时可采用环锭纺纱，用以　织造消防用品。　纺织导报Ｃｈｉｎａ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｌｅａｄｅｒ　２０１１　Ｎｏ．７